L'effet
des activateurs et des inhibiteurs reversibles sur le
déroulement de l'activité enzymatique est tributaire
des complexes que l'enzyme forme avec ces modulateurs. Un activateur
tend à augmenter l'activité de l'enzyme (catalyseur
biologique) de différentes façons.
1.
ENZYMES. CATALYSEURS BIOLOGIQUES
1.5.
INTERACTIONS MOLECULAIRES ENZYME (E)-SUBSTRAT (S)-ACTIVATEUR
1.5.1.
Fixation de l'activateur avec la même affinité sur les
formes d'enzymes libre (E) et complexée (ES). Activateur à
combinaison indépendante
Dans
le cas d'un activateur (A) à combinaison indépendante,
la fixation de A sur une enzyme (E) en présence d'un substrat
(S) peut être décrite par le schéma:
avec KA = KmA et
Ks = KmS
1.5.1.1.
Equation de vitesse.
Les complexes productifs sont ES ( v = k.(ES)) et
ESA (v' = k'.(ESA))
Ks = (E)(S)/(ES) entraine (E) = Ks.(ES)/(S),
KA = (E)(A)/(EA) entraîne (EA) = (E)(A)/KA soit (EA) = Ks.(ES)((A)/(S).KA
en remplaçant (E) par sa valeur précédente,
KmS = (EA)(S)/(ESA) entraîne (EA) = KmS.(ESA)/(S)
KmA = (A)((ES)/(ESA) entraîne (ESA) = (A)(ES)/KmA,
D'autre part on a: (ET) = (E) + (ES) + (EA) + (ESA) ; v = k.(ES);
v' = k'.(ESA)
v/Vmax = k.(ES)/k.(ET) et v'/V'max = k'.(ESA)/k'.(ET)
En considérant les égalités Ks = KmS et KA =
KmA, v= Vmax.1/[1 +Ks/(S) + (A)/KA + Ks.(A)/(S).KA]
v = Vmax.1/[1 + Ks/(S) + (A)/KA [1 + Ks/(S)]] =
Vmax.1/[(1 + Ks/(S))(1 + (A)/KA)]
Divisons numérateur et dénominateur par (1 + (A)/KA):
v = Vmax. [KA/(KA + (A))]/[1 + Ks/(S)]
De
même: v' = V'max.1/[1 + KA/(A) + Ks/(S) + KA.Ks/(A).(S)],
soit v' = V'max.[(A)/((A) + KA)]/[1 + Ks/(S)]
La vitesse aller de la réaction sera Va = v + v',
soit:
Trois
cas peuvent être considéeés:
Activateur total (Vmax = 0)
Cette situation correspond au cas où l'enzyme est
totalement inactive en absence de l'activateur (activateur total).
Le complexe binaire ES est non productif. On aura: Va
= [V'max.(A)/[(A) + KA]][1/(1 + KS/(S)]
ou Va = V'max.1/[1 + KA/(A) + Ks/(S) + KA.Ks/(A)(S)]
Une fois la concentration en substrat devient saturante
Ks/(S) tend vers zéro. et l'équation de la vitesse devient:
Va = V'max.[(A)/((A) + KA)]. La représentation Va = f(A) est
une branche d'hyperbole
Activateur
partiel (Vmax et V'max sont différentes de zéro).
Cette situation est celle d'un activateur partiel
où les complexes ES et ESA sont tous deux productifs.
Les courbes Va = f((A)) des activateurs toal et partiel peuvent être
représentées selon la figure suivante:
1.5.1.2.
Représentations graphiques et détermination des paramètres
Ks, KA, V'max. Cas d'un ativateur total.
L'équation de vitesse d'un activateur total à combinaison
indépendante est:
Va = V'max.1/[1 + KA/(A) + Ks/(S)
+ KA.Ks/(A)(S)].
Les représentations graphiques 1/Va = f(1/(S)) (faisceaux de
droites faisant intersection sur l'axe des abscisses) permettent de
déterminer Ks. Les point d'intersection des droites avec l'axe
des ordonnées (bx) sont fonction de la (A). Le tracé
d'un diagramme secondaire liant les points d'intersections (bx) des
droites avec l'axe des ordonnées et 1/(A) permet de connaître
la valeur de V'max (voir courbes).
1.5.2.
Fixation de l'Activateur sur le substrat
L'enchaînement réactionnel
pris en considération est du type:
S + A<---> SA (constante Ka), SA + E<---> ESA
(constante KaS), ESA <---> EAP ----> EA + P. L'étape
EAP ---> EA + P a comme constante de vitesse k3.
Ce type d'activation est rencontré chez plusieurs enzymes réagissant
avec des substrats phosphorylés où le véritable
substrat semble être le complexe Substrat-Métal (Mg++,
Mn++,...). Cest le cas des réactions concernant les di- et
trinucléotides.
La
formation du complexe SA modifie considérablement les concentrations
de substrat libre et d'activateur libre
1.5.2.1.
Equation de vitesse.
Ka = (A)(S)/(SA) d'où: (SA) = (A)(S)/Ka
KaS = (E)(SA)/(ESA) d'où: (E) = (ESA).KaS/(SA) ou (E)
= (ESA).KaS.Ka/(A)(S) en remplaçant (ES) par sa valeur.
v = k3.(ESA) et Vmax = k3.(ET) avec (ET) = (E) + (ESA).
v/Vmax = (ESA)/(ET) d'où v = Vmax.1/[1
+ KaS.Ka/(A)(S)]
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