Glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase
La glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase (GAPDH) est une oxydoréductase qui catalyse la réaction suivante :
Cette enzyme intervient à la sixième étape de la glycolyse, donc dans la dégradation du glucose, qui libère de l'énergie métabolique et du pouvoir réducteur sous forme respectivement d'ATP et de NADH + H+. Outre cette fonction métabolique essentielle, on sait depuis peu[Quand ?] que la GAPDH est impliquée dans plusieurs processus non métaboliques, tels que l'activation de la transcription, l'initiation de l'apoptose et le transfert de vésicules entre le réticulum endoplasmique et l'appareil de Golgi. Glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase
Fonction métaboliqueLa GAPDH catalyse la seule réaction d'oxydation de la glycolyse ; elle porte sur la fonction aldéhyde du glycéraldéhyde-3-phosphate (GAP) et produit un acyl-phosphate, le 1,3-bisphosphoglycérate. La réaction d'oxydation est couplée au transfert d'un phosphate inorganique sur la molécule de GAP et à la réduction d'un NAD+ en NADH + H+. La GAPDH catalyse également la réaction inverse lorsque la néoglucogenèse prédomine sur la glycolyse. Le mécanisme catalytique de la GAPDH est constitué de deux étapes[2]:
Pour un schéma du mécanisme réactionnel de la GAPDH, de Molecular Cell Biology, Lodish, H, (200) 4th edition. W. H. Freeman. Le mécanisme de la catalyse réalisée par la GAPDH illustre comment une enzyme permet le couplage entre deux réactions chimiques (en l'occurrence une oxydation et une phosphorylation). Il illustre également comment l'énergie libérée par une réaction peut être utilisée pour générer un composé de haute énergie (ici, un composé ayant un haut potentiel de transfert de groupe phosphate). Il s'agit d'un couplage énergétique où une réaction non favorable (ou endergonique), ici la phosphorylation d'un substrat, est entraînée par une réaction favorable (ou exergonique), ici une réaction d'oxydation. Dans l'étape suivante de la glycolyse (étape 7), le haut potentiel de transfert de groupe phosphate de l'acide 1,3-bisphosphoglycérique sera utilisé pour transférer son groupe phosphate à une molécule d'ADP pour générer un ATP (autre molécule à haut potentiel de transfert de groupe phosphate). Caractéristiques structuralesLa GAPDH est un homotétramère dont les sous-unités ont une masse moléculaire variant de 34 à 38 kDa. Une sous-unité est composée d'environ 330 acides aminés qui se replient en formant deux domaines. Le premier domaine est impliqué dans la fixation du cofacteur (NAD+) : chacune des sous-unités fixe donc une molécule de NAD+. Le second domaine est impliqué dans la fixation du substrat et dans la catalyse : ce domaine contient la cystéine 148 et l'histidine 175, deux résidus essentiels au mécanisme catalytique[3]. Séquence complèteMGKVKVGVNGFGRIGRLVTRAAFNSGKVDIVAINDPFIDLNYMVYMFQYDSTHGKFHGTVKAENGKLVIN GNPITIFQERDPSKIKWGDAGAEYVVESTGVFTTMEKAGAHLQGGAKRVIISAPSADAPMFVMGVNHEKY DNSLKIISNASCTTNCLAPLAKVIHDNFGIVEGLMTTVHAITATQKTVDGPSGKLWRDGRGALQNIIPAS TGAAKAVGKVIPELNGKLTGMAFRVPTANVSVVDLTCRLEKPAKYDDIKKVVKQASEGPLKGILGYTEHQ VVSSDFNSDTHSSTFDAGAGIALNDHFVKLISWYDNEFGYSNRVVDLMAHMASKE[4] Localisation cellulaireL'ensemble des réactions de la glycolyse ayant lieu dans le cytosol, la GAPDH est une enzyme cytosolique. Des études de la membrane plasmique des globules rouges ont toutefois montré que certaines enzymes de la glycolyse, l'aldolase, la phosphofructokinase et la GAPDH, se lient de manière spécifique et réversible à la partie cytoplasmique de la protéine membranaire bande 3 (canal anionique). Fonctions non métaboliquesLa GAPDH est souvent utilisée en expérimentations, afin de normaliser les résultats obtenus pour d'autres protéines cellulaires. Exemples : qPCR, WB, etc. Les autres classes de GAPDHEn plus de la GAPDH décrite précédemment, il existe deux autres classes de GAPDH qui se distinguent de la précédente par leur fonction enzymatique, leur localisation cellulaire et leur spécificité vis-à-vis du cofacteur, NAD ou NADP.
Notes et références
Références bibliographiques
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