ISOMÉRASES: PROCESSUS, FONCTIONS, NOMENCLATURE ET SOUS-CLASSES - LA BIOLOGIE - 2024

Les isomérases sont une classe d'enzymes impliquées dans le réarrangement des isomères structuraux ou de position et des stéréoisomères de différentes molécules. Ils sont présents dans pratiquement tous les organismes cellulaires, remplissant des fonctions dans divers contextes.

Les enzymes de cette classe agissent sur un seul substrat, bien que certaines puissent être associées de manière covalente à des cofacteurs, des ions, entre autres. La réaction générale peut donc être vue comme suit:

XY → YX

Les réactions catalysées par ces enzymes impliquent un réarrangement interne des liaisons, ce qui peut signifier des changements dans la position des groupes fonctionnels, dans la position des doubles liaisons entre les carbones, entre autres, sans changements dans la formule moléculaire du substrat.

Mécanisme d'action de l'isopentényl pyrophosphate isomérase catalysant l'isomérisation de l'isopentényl pyrophosphate en diméthylallyl pyrophosphate (Source: Yjlu22 via Wikimedia Commons)

Les isomérases remplissent diverses fonctions dans une grande variété de processus biologiques, dans lesquels il est possible d'inclure les voies métaboliques, la division cellulaire, la réplication de l'ADN, pour n'en nommer que quelques-uns.

Les isomérases ont été les premières enzymes utilisées industriellement pour la production de sirops et d'autres aliments sucrés, grâce à leur capacité à interconvertir les isomères de différents types de glucides.

Processus biologiques auxquels ils participent

Les isomérases participent à de multiples processus cellulaires vitaux. Parmi les plus importants figurent la réplication et le conditionnement de l'ADN, catalysés par les topoisomérases. Ces événements sont cruciaux pour la réplication de l'acide nucléique, ainsi que pour sa condensation avant la division cellulaire.

La glycolyse, l'une des voies métaboliques centrales dans la cellule, comprend au moins trois enzymes isomères, à savoir la phosphoglucose isomérase, la triose phosphate isomérase et la phosphoglycérate mutase.

La conversion de l'UDP-galactose en UDP-glucose dans la voie du catabolisme du galactose est accomplie par l'action d'une épimérase. Chez l'homme, cette enzyme est connue sous le nom d'UDP-glucose 4-épimérase.

Le repliement des protéines est un processus essentiel pour le fonctionnement de nombreuses enzymes dans la nature. L'enzyme protéine-disulfure isomérase aide au repliement des protéines contenant des ponts disulfure en modifiant leur position dans les molécules qu'elle utilise comme substrat.

Caractéristiques

La fonction principale des enzymes appartenant à la classe des isomérases peut être considérée comme la transformation d'un substrat par un petit changement structurel, afin de le rendre sensible à un traitement ultérieur par des enzymes en aval dans une voie métabolique, par exemple.

Un exemple d'isomérisation est le passage du groupe phosphate en position 3 au carbone en position 2 du 3-phosphoglycérate pour le convertir en 2-phosphoglycérate, catalysé par l'enzyme phosphoglycérate mutase dans la voie glycolytique, générant ainsi un composé d'énergie plus élevée qui est un substrat fonctionnel de l'énolase.

Nomenclature

La classification des isomérases suit les règles générales de classification des enzymes proposées par la Enzyme Commission en 1961, dans lesquelles chaque enzyme reçoit un code numérique pour sa classification.

La position des numéros dans ledit code indique chacune des divisions ou catégories de la classification et ces numéros sont précédés des lettres "EC".

Pour les isomérases, le premier nombre représente la classe d'enzymes, le second désigne le type d'isomérisation qu'elles effectuent et le troisième le substrat sur lequel elles agissent.

La nomenclature de la classe des isomérases est EC.5. Il a sept sous-classes, donc des enzymes avec le code de EC.5.1 à EC.5.6 seront trouvées. Il existe une sixième "sous-classe" d'isomérases appelées "autres isomérases", dont le code est EC.5.99, car elle comprend des enzymes avec diverses fonctions isomérases.

La dénotation des sous-classes s'effectue principalement en fonction du type d'isomérisation que ces enzymes réalisent. Malgré cela, ils peuvent également recevoir des noms tels que racémases, épimérases, cis-trans-isomérases, isomérases, tautomérases, mutases ou cyclo-isomérases.

Sous-classes

Il existe 7 classes d'enzymes dans la famille des isomérases:

EC.5.1 Racémases et épimérases

Ils catalysent la formation de mélanges racémiques en fonction de la position du carbone α. Ils peuvent agir sur les acides aminés et leurs dérivés (EC.5.1.1), sur les groupes hydroxyacides et leurs dérivés (EC.5.1.2), sur les glucides et leurs dérivés (EC.5.1.3) et autres (EC.5.1.99).

CE.5.2

Ils catalysent la conversion entre les formes isomères cis et trans de différentes molécules.

EC.5.3 Isomérases intramoléculaires

Ces enzymes sont responsables de l'isomérisation des parties internes d'une même molécule. Il y en a qui effectuent des réactions redox, où le donneur et l'accepteur d'électrons sont la même molécule, ils ne sont donc pas classés comme oxydoréductases.

Ils peuvent agir en convertissant les aldoses et les cétoses (EC.5.3.1), sur les groupes céto et énol (EC.5.3.2), en modifiant la position des doubles liaisons CC (EC.5.3.3), des liaisons disulfure SS (EC.5.3.4) et d'autres «oxydoréductases» (EC.5.3.99).

CE.5.4 Transferases intramoléculaires (mutases)

Ces enzymes catalysent les changements de position de divers groupes au sein d'une même molécule. Ils sont classés selon le type de groupe qu'ils «déplacent».

Il y a les phosphomuttases (EC.5.4.1), celles qui transfèrent des groupes amino (EC.5.4.2), celles qui transfèrent des groupes hydroxyle (EC.5.4.3) et celles qui transfèrent d'autres types de groupes (EC.5.4. 99).

EC.5.5 Lyases intramoléculaires

Ils catalysent «l'élimination» d'un groupe qui fait partie d'une molécule, mais qui lui est toujours lié par covalence.

EC.5.6 Isomérases modifiant la conformation macromoléculaire

Ils peuvent agir en modifiant la conformation des polypeptides (EC.5.6.1) ou des acides nucléiques (EC.5.6.2).

EC.5.99 Autres isomérases

Cette sous-classe regroupe des enzymes telles que la thiocyanate isomérase et la 2-hydroxychrome-2-carboxylate isomérase.

Références

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