Informations généralesmodifier
Les cofacteurs sont des produits chimiques inorganiques et organiques qui aident les enzymes lors de la catalyse des réactions. Les coenzymes sont des molécules organiques non protéiques qui sont principalement des dérivés de vitamines solubles dans l’eau par phosphorylation; elles se lient à l’apoenzyme aux protéines pour produire une holoenzyme active. Les apoenzymes sont des enzymes qui n’ont pas le(s) cofacteur(s) nécessaire(s) au bon fonctionnement; la liaison de l’enzyme à une coenzyme forme une holoenzyme. Les holoenzymes sont les formes actives des apoenzymes.
Les cofacteurs peuvent être des métaux ou de petites molécules organiques, et leur fonction principale est d’aider à l’activité enzymatique. Ils peuvent aider à effectuer certaines réactions nécessaires que l’enzyme ne peut pas effectuer seule. Ils sont divisés en groupes de coenzymes et de prothèses. Une holoenzyme fait référence à une enzyme catalytiquement active composée à la fois d’apoenzyme (enzyme sans son (ses) cofacteur(s)) et de cofacteur. Il existe deux groupes de cofacteurs : les métaux et les petites molécules organiques appelées coenzymes. Les coenzymes sont de petites molécules organiques généralement obtenues à partir de vitamines. Les groupes prothétiques se réfèrent aux coenzymes étroitement liées, tandis que les cosubstrats se réfèrent aux coenzymes faiblement liées qui sont libérées de la même manière que les substrats et les produits. Les coenzymes faiblement liées diffèrent des substrats en ce sens que les mêmes coenzymes peuvent être utilisées par différentes enzymes afin d’obtenir une activité enzymatique appropriée.
Formule générale
Cofacteurs métalliquesdit
Les ions métalliques sont des cofacteurs enzymatiques courants. Certaines enzymes, appelées métalloenzymes, ne peuvent pas fonctionner sans ion métallique lié dans le site actif. Dans la nutrition quotidienne, ce type de cofacteur joue un rôle en tant qu’oligo-éléments essentiels tels que: le fer (Fe3 +), le manganèse (Mn2 +), le cobalt (Co2 +), le cuivre (Cu2 +), le zinc (Zn2 +), le sélénium (Se2 +) et le molybdène (Mo5 +). Par exemple, Mg2 + est utilisé dans la glycolyse. Dans la première étape de la conversion du glucose en glucose 6-phosphate, avant que l’ATP ne soit utilisé pour donner de l’ADP et un groupe phosphate, l’ATP est lié au Mg2 + qui stabilise les deux autres groupes phosphate, de sorte qu’il est plus facile de libérer un seul groupe phosphate. Chez certaines bactéries telles que le genre Azotobacter et Pyrococcus furiosus, les cofacteurs métalliques jouent également un rôle important. Un exemple de cofacteurs en action est la fonction à médiation par le zinc de l’anhydrase carbonique ou la fonction à médiation par le magnésium de l’endonucléase de restriction.
CoenzymeEdit
Une coenzyme est une petite molécule organique non protéique qui transporte des groupes chimiques entre les enzymes. C’est le cofacteur de l’enzyme et ne constitue pas une partie permanente de la structure de l’enzyme. Parfois, ils sont appelés cosubstrats et sont considérés comme des substrats qui sont faiblement liés à l’enzyme. Dans le métabolisme, les coenzymes jouent un rôle dans les réactions de transfert de groupe, telles que l’ATP et la coenzyme A, et les réactions d’oxydoréduction, telles que le NAD + et la coenzyme Q10. Les coenzymes sont fréquemment consommées et recyclées. Les groupes chimiques sont ajoutés et détachés en continu par une enzyme. L’enzyme ATP synthase phosphoryle et convertit l’ADP en ATP, tandis que la Kinase déphosphoryle l’ATP en ADP à des taux continus également. Les molécules de coenzyme sont principalement dérivées de vitamines. Ils sont également généralement fabriqués à partir de nucléotides tels que l’adénosine triphosphate et la coenzyme A.
Grâce à de nouvelles recherches sur l’activité de la coenzyme et son effet de liaison sur l’enzyme, on peut en savoir plus sur la façon dont l’enzyme change conformationnellement et fonctionnellement. Un exemple est celui du groupe MAPEG d’enzymes membranaires intégrales. Ces enzymes sont cruciales dans la transformation catalytique des substrats lipophiles, qui sont impliqués dans la production de messagers dérivés de l’acide arachidonique et la détoxification xénobiotique. Grâce à l’utilisation d’un détergent lié pour imiter le cofacteur d’une enzyme MAPEG, le glutathion, un nouveau site actif spécifique du substrat lipophile est révélé; ainsi, d’autres études peuvent révéler comment ces substrats se lient à cette deuxième forme de l’enzyme.
Important CoenzymesEdit
NADHEdit
nicotinamide adenine dinucleotide is a coenzyme derived from vitamin B3. In NAD+ the functional group of the molecule is only the nicotinamide part. NAD+ is capable of carrying and transferring electrons and functions as oxidizing agent in redox reactions. Il fonctionne également comme substrat pour les ligases d’ADN dans la modification post-traductionnelle, où la réaction élimine les groupes acétyle des protéines. De plus, lors de la glycolyse et du cycle de l’acide citrique, le NAD+ oxyde le glucose et libère de l’énergie, qui est ensuite transférée au NAD + par réduction en NADH. Plus tard, le NADH décharge l’électron supplémentaire par phosphorylation oxydative pour générer de l’ATP, qui est la source d’énergie que les humains utilisent tous les jours. En plus des réactions cataboliques, le NADH est également impliqué dans les réactions anaboliques telles que la gluconéogenèse et il aide également à la production de neurotransmetteurs dans le cerveau.
FADHEdit
Le dinucléotide de l’adénine flavine est un groupe prothétique qui, comme le NADH, fonctionne comme un agent réducteur dans la respiration cellulaire et donne des électrons à la chaîne de transport des électrons.
QuinoneEdit
-
1,2-Benzoquinone
-
1,4-Benzoquinone
-
Anthraquinone
composés qui ont des cycles aromatiques entièrement conjugués auxquels deux atomes d’oxygène sont liés sous forme de groupes carbonyle (c.-à-d. dicétones). La structure de la quinone leur donne la capacité de former des substances avec des couleurs. Ils existent sous forme de pigments dans les bactéries, les champignons et certaines plantes, et leur donnent leurs couleurs caractéristiques. De plus, ils sont utilisés pour fabriquer différents colorants de couleur à des fins industrielles. Dans les systèmes biologiques, ils servent d’accepteurs d’électrons (agents oxydants) dans les chaînes de transport d’électrons telles que celles de la photosynthèse et de la respiration aérobie. De nombreuses quinines naturelles ou synthétiques présentent des activités biologiques ou pharmacologiques, et certains événements montrent des activités antitumorales.
CoAEdit
La coenzyme A, synthétisée à partir de l’acide pantothénique ATP, fonctionne comme des porteurs de groupes acyles pour transporter des groupes fonctionnels tels que l’acétyle (acétyl-CoA) ou les thioesters dans des réactions métaboliques telles que l’oxydation des acides gras (synthèse d’acides gras) et le cycle de l’acide citrique (respiration cellulaire). Il transfère également les acides gras du cytoplasme aux mitochondries. En plus de son rôle de transporteur dans le métabolisme, le CoA est également une molécule importante en soi. Par exemple, le CoA est un précurseur important de l’HMG-CoA, une enzyme importante dans la synthèse métabolique du cholestérol et des cétones. En outre, il contribue au groupe acétyle à la structure de l’acétylcholine, qui est un neurotransmetteur important responsable de l’induction de la contraction musculaire.
Coenzymes Communesmodifier
Vitamine AEdit
La vitamine A est subdivisée en deux molécules, la vitamine A1 (rétinol) et la vitamine A2 (déshydrorétinol). Le rétinol est la forme la plus active et la plus courante. La vitamine A a une grande chaîne conjuguée qui sert de site réactif à la molécule. Contrairement à la plupart des cofacteurs, la vitamine A subit une séquence de changements chimiques (oxydations, réductions et isomérisations) avant de retrouver sa forme initiale. La capacité des électrons de la vitamine A à voyager de π à π ∗ {\displaystyle\pi{\text{to}}\pi^{*}}
Vitamine CEdit
Également connue sous le nom d’acide ascorbique, la vitamine C est assez abondante dans la plupart des plantes et des animaux, à l’exception des primates, des cobayes, des chauves-souris et de certains oiseaux. Malgré l’incapacité de l’homme à synthétiser l’acide absorbique, il est essentiel dans de nombreuses voies biosynthétiques telles que la synthèse du collagène. La carence entraîne une maladie appelée scorbut. La vitamine C aide à réguler le système immunitaire et à soulager la douleur causée par les muscles fatigués. Il est également nécessaire dans la fabrication du collagène et de la noradrénaline. La vitamine C est également un antioxydant qui peut améliorer le système immunitaire en stimulant les globules blancs dans le corps. La vitamine C contribue également à la peau, aux dents et aux os.
Vitamine B1Edit
Également appelée Thiamine ou Thiamine diphosphate (TPP), la vitamine B1 est un cofacteur de la décarboxylation oxydative à la fois dans le cycle de Kreb et dans la conversion du pyruvate en acétyl-CoA (une molécule importante utilisée dans le cycle du métabolisme de l’acide citrique). Il est largement disponible dans l’alimentation humaine et particulièrement puissant dans le germe de blé et la levure. Sa fonctionnalité résulte d’un anneau thiazole qui stabilise le transfert de charge et d’électrons par résonance.
Vitamine B2Edit
La vitamine B2 est connue sous le nom de riboflavine. La vitamine B2 est le précurseur de la flavine adénine dinucléotide (FAD) et de la flavine mononucléotide (FMN) qui sont des coenzymes utilisées pour les substrats oxydés. La DCP contient de la riboflavine et de l’adénine. Le FMN contient de la riboflavine, c’est pourquoi on l’appelle mononucléotide.
Vitamine B3Edit
La vitamine B3 est de la niacine ou de l’acide nicotinique de formule C5H4NCO2H. La vitamine B3 est un précurseur du NADH, du NAD +, du NADP + et du NADPH qui sont des coenzymes présentes dans toutes les cellules vivantes. Le NAD+ et le NADP+ sont des agents oxydants. Le NADH et le NADPH sont des agents réducteurs.
Vitamine B6Edit
La vitamine B6 est un précurseur du phosphate de coenzyme pyridoxal (PLP) qui est nécessaire à certaines transformations d’acides aminés, notamment la transamination, la désamination et la décarboxylation.
Vitamine b12modifier
La vitamine B12 est le nom d’une classe de composés apparentés qui ont cette activité vitaminique. Ces composés contiennent l’élément rare cobalt. Les humains ne peuvent pas synthétiser B12 et doivent l’obtenir à partir de l’alimentation.
Vitamine HEdit
Également appelée biotine, la vitamine H est un vecteur carboxylique; il lie le CO2 et le transporte jusqu’à ce que le CO2 soit donné dans des réactions de carboxylase. Il est soluble dans l’eau et important dans le métabolisme des acides gras et de l’acide aminé Leucine. La carence entraîne une dermatite et une perte de cheveux, ce qui en fait un ingrédient populaire dans les cosmétiques.
Vitamine KEdit
La vitamine K est nécessaire au processus de coagulation du sang et de liaison au Ca2 +. La vitamine K peut être synthétisée par des bactéries dans les intestins. La vitamine K est nécessaire pour catalyser la carboxylation du carbone γ de la chaîne latérale du glutamate dans les protéines.
Cofacteurs non enzymatiquesdit
Le cofacteur est également largement utilisé dans le domaine biologique pour désigner les molécules qui activent, inhibent ou sont nécessaires au fonctionnement de la protéine. Par exemple, les ligands tels que les hormones qui se lient aux protéines réceptrices et les activent sont appelés cofacteurs ou coactivateurs, tandis que les molécules qui inhibent les protéines réceptrices sont appelées corépresseurs.
Le coactivateur peut améliorer l’initiation de la transcription en stabilisant la formation de l’holoenzyme de l’ARN polymérase permettant une clairance plus rapide du promoteur.
Le corépresseur peut réprimer l’initiation transcriptionnelle en recrutant des histones désacétylases qui catalysent l’élimination des groupes acétyle des résidus de lysine. Cela augmente la charge positive sur les histones, ce qui renforce l’interaction entre les histones et l’ADN, ce qui rend ce dernier moins accessible à la transcription.