|
|
Le lysozyme Relation structure - fonction des protéines |
|
| 1. Généralités Le lysozyme est une enzyme (E.C. 3.2.1.17 - 1,4-N-acétylmuramidase C) qui appartient à la famille des O-glycosyl hydrolases. La première description du lysozyme revient au russe P. Laschtchenko en 1909. Le nom de lysozyme a été donné en 1922 par Alexander Fleming, après qu'il eut observé qu'un "agent des mucus et des larmes" était la cause de la lyse de bactéries. Le lysozyme est trouvé dans de nombreux fluides biologiques mais la forme la plus étudiée est issue du blanc d'oeuf de poule. Si l'hémoglobine et la myoglobine sont les 2 protéines dont on ait déterminé la structure 3D, le lysozyme est la première enzyme (David Phillips, 1965). |
|
Pour le seul lysozyme du bacteriophage T4, on recense plus de 60 structures cristallographiques de mutants dans la PDB. (Le chiffre est encore plus impressionant si l'on comptabilise toutes les structures déterminées pour cette enzyme : prés d'un millier !). C'est une protéine "globulaire" constituée d'une chaîne polypeptidique de 129 acides aminés (environ 14 kDa) : >1VDQ LYSOZYME C 1KVFGRCELAA AMKRHGLDNY RGYSLGNWVC AAKFE35SNFNT QATNRNTDGS TD52YGILQINS RWWCNDGRTPGSRNLCNIPC SALLSSDITA SVNCAKKIVS DGNGMNAWVA WRNRCKGTDV QAWIRGCRL129 |
Structure du lysozyme de Gallus gallus - Aibara S. et al. (2004)
Il contient 8 cystéines qui forment 4 ponts disulfure (en rouge dans la figure ci-contre). La structure du lysozyme est d'une trés grande stabilité. Les sphères orange sont les molécules de solvant.
|
|
|
Le lysozyme hydrolyse les polysaccharides. Par exemple, ceux constitutifs de la paroi de certaines bactéries. La paroi bactérienne est constituée par un peptidoglycane, co-polymères de 2 unités d'oses : l'acide N-acétylmuramique (NAM) et la N-acétylglucosamine (NAG), tous deux analogues N-acétylés de la glucosamine. Ils sont reliés par une liaison osidique β-1-->4. |
Ce procédé est, par exemple, souvent utilisé lors des premières étapes de la purification de protéines recombinantes sur-exprimées chez Escherichia coli. Dans le même domaine on utilise le plasmide pLysS qui code pour le lysozyme du phage T7, un inhibiteur naturel de l'ARN polymérase de ce phage. Source figure : "Biochemistry - 3rd Edition" (2005) Garrett & Grisham |
|
|
|
La structure tridimentionnelle du lysozyme révèle une crevasse qui peut accomoder un polysaccharide de 6 résidus d'oses. Ces 6 résidus sont appelés sites A à F. Le site d'hydrolyse du substrat se situe entre le site D et le site E. Des expériences utilisant de l'eau enrichie en isotope 18O (H218O) ont montré que la liaison C1-O du substrat est coupée entre les sites D et E. En effet, l'hydrolyse libère un ose qui a incorporé le 18O à la place de l'oxygène lié au C1 du site D. |
| 4. Mécanisme catalytique |
|
b. Mécanisme catalytique du lysozyme Le site d'hydrolyse du substrat se situe entre le site D et le site E. Entre les sites D et E, on trouve 2 acides aminés dont la chaîne latérale porte une fonction carboxyle : Glu35 et Asp52.
La structure tridimentionnelle du complexe [lysozyme-(NAG)3] (un inhibiteur, analogue de substrat) suggère que l'ose du site D adopte une conformation plane (par opposition à la conformation stable chaise) :
|
|
En résumé, l'accélération de la réaction catalysée par le lysozyme résulte de :
Source figure : "Biochemistry - 3rd Edition" (2005) Garrett & Grisham |
Figure générée avec Swiss-PDB Viewer (PDB # 1JA7)
|
|
La constante catalytique du lysozyme est d'environ 0,5 s-1 ce qui est relativement faible par rapport à d'autres enzymes (tableau ci-dessous). Celà signifie que l'hydrolyse de quelques résidus d'oses de la paroi bactérienne suffit : la pression osmotique assure la suite du phénomène de lyse bactérienne. |
|
Enzyme
|
Vitesse non enzymatique (s-1)
|
Vitesse enzymatique (s-1)
|
Facteur d'accroissement
|
|
Chymotrypsine
|
4 10-9
|
4 10-2
|
107
|
|
Lysozyme
|
3 10-9
|
5 10-1
|
2 108
|
|
Triose phosphate isomérase
|
6 10-7
|
2 103
|
3 109
|
|
Fumarase
|
2 10-8
|
2 103
|
1011
|
|
Uréase
|
3 10-10
|
3 104
|
1014
|
|
Désaminase d'adénosine
|
10-12
|
102
|
1014
|
|
Phosphatase alcaline
|
10-15
|
102
|
1017
|
|
Source
: "Principes de Biochimie"Horton, Moran, Ochs, Rawn, Scrimgeour
(1994), Ed. DeBoecK Universités
|
|||
| 5. Liens Internet et références bibliographiques |
|
"Biochemistry - 3rd Edition" (2005) - Reginald H. Garrett & Charles M. Grisham (University of Virginia) Développé avec le support de WWW.Web.Virginia.Edu ---> Lysozyme : chapitre 16.13 |
|
|
"Enzymes" --> aller au paragraphe : "Lysozyme: a model of enzyme action" |
Aller au site |
|
Aibara S. et al. (2004) "The Crystal Structure Of The Orthorhombic Form Of Hen Egg White Lysozyme At 1.5 Angstroms Resolution" Vocadlo, D.J. et al. (2001) "Catalysis by hen egg white lysozyme proceeds via a covalent intermediate" Nature, 412, 835 - 3838 |
|
 |
|