Trypsine
Elastase
La
trypsine et l'élastase utilisent-elles la même stratégie catalytique que
la chymotrypsine?
Quelles sont les particularités structurales à l'origine
de la
spécificité de ces endopeptidases?
Une stratégie catalytique identique pour la
chymotrypsine, la trypsine et l'élastase.
- La
trypsine et l'élastase sont , comme la chymotrypsine, inhibées irréversiblement
par le DIFP et un seul résidu sérine est impliqué dans la réaction.
- L'étude comparative en 3D de la structure des 3 protéases montre
que la triade catalytique (Ser, His, Asp) de la chymotrypsine est également
présente dans
la molécule des 2 autres enzymes et que les 3 structures tertiaires
sont pratiquement superposables.Voir modèles.
Le mécanisme catalytique décrit pour la chymotrypsine est donc parfaitement transposable aux deux autres protéases à sérine.Comment peut-on alors expliquer leur spécificité?
L' étude expérimentale a montré que chaque protéase reconnaît un résidu d'acide aminé différent , en réalité la spécificité de chaque enzyme est un peu plus large comme le montre le tableau ci-dessous.
Il est intéressant d'identifier les particularités que partagent les ac.aminés qui sont reconnus par chacune des endopeptidases. Il faut consulter les formules des acides aminés en question.
Une
spécificité expliquée par la structure de la poche du
site catalytique.
- L'étude tridimensionnelle de complexes E-inhibiteur montre que le
site actif de la trypsine et de l'élastase présente, comme
celui de la chymotrypsine, une poche (adjacente à Ser 195) capable
d'accueillir la chaîne latérale d'un
résidu ac aminé appartenant à l'inhibiteur (ou au substrat).
- Ce sont les propriétés structurales de la poche qui confèrent à chaque enzyme
sa spécificité.
Les 3 protéases ont une configuration spatiale globale voisine. Elles présentent cependant chacune, dans leur site actif, une poche avec des propriétés structurales et fonctionnelles spécifiques. Ainsi, la poche de la chymotrypsine, profonde, essentiellement hydrophobe, accueille la chaîne latérale volumineuse de résidus d'ac.aminés (appartenant à un substrat) comme Phe,Trp,Tyr, Met. La poche de la trypsine, également profonde et en partie hydrophobe accueille la longue chaîne latérale chargée +, des résidus comme Arg ou Lys, à cause de la présence d'un résidu Asp chargé - au fond de la cavité. La poche de l'élastase est réduite à cause du remplacement de 2 résidus Glu par 2 autres plus volumineux, elle ne peut accueillir la chaîne latérale très peu volumineuse de résidus comme Ala,Gly et quelques autres. Une fois le résidu ac. aminé du substrat stabilisé dans la poche, la catalyse de la réaction d'hydrolyse se déroule suivant le même mécanisme dans les 3 cas avec intervention de la triade catalytique Ser-His-Asp.
Fonctionnellement, ces 3 protéases se complètent. Quels sont les mécanismes évolutifs qui permettent à la fois, au niveau moléculaire, de conserver (structure globale, triade) et d'innover (poche)?
