L'amidation

1. Introduction

2. Le précurseur enzymatique : la peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase ou PAM

3. Réactions d'amidation : 2 étapes catalysées par la PHM et la PAL

4. Structure de la peptidylglycine alpha-hydroxylating monooxygenase (PHM)

5. Applications

6. Liens Internet et références bibliographiques

 

1. Introduction

L'amidation est la modification post-traductionnelle la plus courante de l'acide aminé en position C-terminale d'un peptide ou d'une protéine : elle a lieu après un clivage qui fait apparaître la glycine en position C-terminale.

Exemples de sites de clivage : XGKR, XGRR, XGKK, XGRK, RXGR, RXXXGR et sites pluribasiques en aval de la glycine.

Le groupement carboxylique C-terminal étant remplacé par un groupement amide, l'amidation diminue la charge électrique et augmente la polarité des protéines.

Le but est de protéger les peptides ou les protéines de la dégradation par protéolyse.

De nombreux peptides et hormones sont modifiées par amidation. Exemples : calcitonine, adrénomédulline, substance P, gastrine, oxytocine, vasopressine.

Chez les insectes, prés de 90% des neuropeptides actifs sont amidés.

 

 

2. Le précurseur enzymatique : la peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase ou PAM

Dans la littérature, la réaction d'amidation est associée à une enzyme appelée peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase ou PAM.

Cette enzyme est un précurseur de 972 acides aminés (chez le boeuf) qui correspond aux 2 enzymes qui catalysent la réaction d'alpha-amidation :

  • la peptidylglycine alpha-hydroxylating monooxygenase ou PHM
  • la peptidyl-alpha-hydroxyglycine alpha-amidating lyase ou PAL
La figure ci-contre illustre la relation structure - fonction de la PAM :
  • rPAM-1 : protéine membranaire bifonctionnelle PAM du rat (PHM + PAL)
  • rPAM-4 : partie qui correspond à la protéine soluble monofonctionnelle PHM (monooxygenase)
  • DBM homology : région homologue de la dopamine-monooxygenase

Les domaines fonctionnels sont :

  • PHM : domaine mono-oxygenase
  • PAL : domaine lyase
  • TMD : domaine transmembranaire
  • CD : domaine C-terminal cytoplasmique

Les résidus histidine conservés et importants pour la catalyse sont indiqués en haut de la figure.

 

Source : Kolhekar et al. (1997) J. Neurosciences 17, 1363 - 1376

La PAM subit une coupure endoprotéolytique dans les cellules neuro-endocrines au niveau du domaine de la lyase (PAL).

Toutes les PAM connues sont N-glycosylées sur un site consensus unique (Asn-Phe-Ser) trés conservé. Ce site est localisé près de l'extrémité C-terminale du domaine PAL.

 

3. Réaction d'amidation : 2 étapes catalysées par la PHM et la PAL

La réaction d'alpha-amidation est un processus en 2 étapes.

PHM : peptidylglycine + ascorbate + O2 <==> peptidyl-a-hydroxyglycine + déshydroascorbate + H2O

PAL : peptidyl-amidoglycolate <==> peptidyl-a-amide + glyoxylate

1ère étape : catalysée par la peptidylglycine alpha-hydroxylating monooxygenase ou PHM (E.C. 1.14.17.3).

Cette enzyme correspond aux acides aminés 31 à 477 du précurseur.

Elle est dépendante :

  • du cuivre
  • de l'oxygène
  • de la vitamine C (ou acide ascorbique)

2ème étape : catalysée par la peptidyl-alpha-hydroxyglycine alpha-amidating lyase ou PAL (E.C. 4.3.2.5).

Cette enzyme correspond aux acides aminés 478 à 972 du précurseur.

 

 

4. Structure de la peptidylglycine alpha-hydroxylating monooxygenase ou PHM

La figure ci-contre montre le complexe PHM (forme oxydée avec Cu2+) de Rattus norvegicus avec son substrat (S.T. Prigge & L.M. Amzel - 1999).

On peut noter la forte proportion de feuillets b et 5 ponts disulfure (en vert).

  • bleu : substrat et cuivre
  • orange : molécules d'eau

Code accès : MMDB 11108

Code accès : PDB 1OPM

Image générée avec Cn3D 4.1.

 

5. Applications

Dans l'industrie agro-alimentaire, l'amidation est utilisée :

  • pour greffer des acides aminés essentiels sur les protéines
  • pour protéger les groupements e-aminés contre la réaction de Maillard

Dans le domaine de la santé, des recherches actuelles ont pour but :

  • l'étude de l'inhibition de la PAM afin de mettre au point de nouvelles stratégies thérapeutiques
  • la compréhension du mécanisme d'action des enzymes de maturation des précurseurs hormonaux

 

6. Liens Internet et références bibliographiques

Kolhekar et al. (1997) J. Neurosciences 17, 1363 - 1376
Yun et al. (1993) Arch. Biochem. Biophys. 301, 77 - 84
Peptidyl-glycine alpha-amidating monooxygenase (PAM) (Base de données : UniProtKB/Swiss-Prot)

Ensemble de résumés et de reférences bibliographiques sur la PAM et la dopamine beta-hydroxylase