MÉCANISMES ENZYMATIQUES - LYSOZYME

MÉCANISME CATALYTIQUEL’hydrolyse non enzymatiqueLa réaction catalysée par le lysozyme, l’hydrolyse d’un glycoside,correspond à la conversion d’un acétal en un hémiacétal. L’hydrolyse nonenzymatique d’acétal est une réaction catalysée par un acide qui fait intervenir laprotonation d’un atome d’oxygène du substrat suivie par la rupture de sa liaison C-O – voir schéma réactionnel. Il s’ensuit la formation d’un carbocation stabilisé parrésonance, appelé ion oxonium. Afin d’atteindre un recouvrement d’orbitalemaximum, et ainsi la stabilisation par résonance, les groupes R et R’ de l’ionoxonium doivent être coplanaires avec les atomes C, O, et H (assistance stéréoélectronique).L’ion oxonium est ensuite hydraté pour donner l’hémiacétal et régénérer ledonneur de proton. Les groupes catalytiques d’une enzyme qui catalyse l’hydrolysed’un acétal devraient donc être un catalyseur acide potentiel et possiblement ungroupe qui en plus, stabilise un intermédiaire de type ion oxonium.BCM 1502 Mécanismes catalytiques – Lysozyme Page 4/9

2) Démonstration par spectrométrie de masse de la formation d’unintermédiaire portant un massemoléculaire supérieure aulysozyme à partir des études :a) avec l’enzyme portant lamutation de Glu 35 Gln (E35Q)afin de ralentir la réactionb) avec des analogues de substrats,NAG2F et NAG2FGlcF.Spectre de masse du lysozyme depoulet (HEWL) et ses complexes.a. HEWL native b. HEWL mutée(E35Q) incubée avec NAGF c.HEWL incubée avec NAG2FGlcFd. HEWL (E35Q) incubée avecNAG2FGlcF. La figure montre lastructure de chaque espècecorrespondante aux pics observésainsi que leur poids moléculairesattendus.3) La structure cristallographique montrant la formation d’un complexecovalent entre Asp 52 de l’enzyme et l’analogue NAG2FGlcF.Lysozyme incubé en présence de NAG2FGlcFPDB 1LZSBCM 1502 Mécanismes catalytiques – Lysozyme Page 7/9

Les faits essentiels du modèle révisé sont :1. Le sucre D du substrat subit une distorsion en conformation demi-chaise,2. La protonation de l’oxygène du carbone C 1 du sucre D par Glu 35 et larupture de la liaison entre le sucre D-E3. La migration électrophile du carbone C 1 dans la liaison vers le nucléophilecatalytique, Asp 52, ainsi formant un intermédiaire covalent,4. Décomposition vers l’intermédiaire covalent par un état de transition de typecarbocation (oxonium),5. Activation par Glu 35 d’une molécule d’eau et l’attaque nucléophile de cettedernière au carbone C 1 libérant ainsi les sucres A-B-C-D du site actif.Le mécanisme révisé, trajetréactionnel indiqué par lesflèches en rouge, donne en effetraison au deux mécanismescatalytiques proposés. Les deuxvoies se relient par l’équilibreentre l’intermédiaire covalent etcelle de l’état de transition d’ionoxonium.BCM 1502 Mécanismes catalytiques – Lysozyme Page 8/9

α-Amylase – mécanisme catalytiqueLa digestion de l’amidon, source principale de glucides pour l’homme,commence dans la bouche. La salive contient l’α-amylase, qui hydrolyse au hasardtous les liens glycosidiques α(14) sauf les plus extrêmes et ceux proches depoints de branchement.Le mécanisme de dégradation par l’α-amylase est similaire à celui dulysozyme. Le mécanisme implique un glutamate qui est le catalyseur acide généraldans l’hydrolyse acide de l’amidon et un résidu aspartate qui joue le rôle d’unnucléophile catalytique afin de former l’intermédiaire covalent « post-clivage ».Contrairement au lysozyme, l’α-amylase dépend d’une activation par un atome deCl - .Le site de liaison d’un inhibiteur compétitif, acarbose, se situe dans unefente comme le lysozyme. À noter la position du Cl - , son rôle est d’augmenter lepKa du catalyseur acide qui autrement serait trop bas à cause de la proximité d’unearginine.Acarbose Cl -BCM 1502 Mécanismes catalytiques – Lysozyme Page 9/9