Module 5 : La régulation du métabolisme : Principes fondamentaux Flashcards

Question

L’enzyme A a un coefficient de Hill de 0,5 alors que l’enzyme B a un coefficient de Hill de 2. Laquelle de ces deux enzymes est la plus sensible à une variation de la concentration de substrat?

Answer 1

L’enzyme B. Plus le coefficient de Hill est élevé, moins le changement de concentration doit être important pour que l’activité de l’enzyme passe de 10 à 90 % de la Vmax.

Answer 2

La phosphorylation/déphosphorylation. La modification la plus fréquente est la phosphorylation/déphosphorylation. L’effet de la phosphorylation varie selon les protéines : certaines sont activées par la phosphorylation alors que d’autres sont inhibées par l’ajout d’un groupement phosphate. La réversibilité de la phosphorylation permet à la cellule de restaurer le niveau d’activité original de l’enzyme lorsque cela est nécessaire. En général, la phosphorylation est catalysée par une kinase et la déphosphorylation par une phosphatase.

Answer 3

Le terme régulation métabolique réfère au mécanisme capable de moduler l’activité d’une enzyme spécifique via une interaction moléculaire. Il s’agit de mécanisme permettant de maintenir l’homéostasie au niveau moléculaire, c’est-à-dire de maintenir un ou des paramètres cellulaires (concentration d’un métabolite, par exemple) à un niveau constant dans le temps, même si le flot des métabolites dans un sentier est modifié. Le terme contrôle métabolique est utilisé lorsqu’un régulateur à un effet direct sur le flux à travers tout le sentier. Bref, la régulation est une propriété locale influençant l’activité d’une seule enzyme. Tandis que le contrôle est une propriété locale affectant le flux dans tout le réseau métabolique.

Answer 4

Ces enzymes permettent de réguler le flux ainsi que la direction d’un sentier métabolique. Ils forment les points de contrôle des sentiers. Il est possible d’identifier les réactions qui sont loin de l’équilibre en comparant le Q et K ́eq. Lorsque Q et K ́eq diffèrent de plus de deux ordres de grandeur (plus de 100 fois), la réaction est considérée comme loin de l’équilibre. On peut également regarder le ∆G, plus sa valeur est grande, plus la réaction est loin de l’équilibre.

Answer 5

Si on considère un changement de 0,1 mM dans la concentration de ces deux molécules, le changement relatif (en pourcentage) de la concentration d’AMP est beaucoup plus grand que celui de l’ATP puisque leur concentration de départ est différente. En général, la concentration d’ATP est beaucoup plus grande que celle d’AMP (environ 50 fois plus grande). Puisque la [ATP] intracellulaire (5-10 mM) est beaucoup plus grande que celle de l’AMP (0,1 mM), une faible variation dans la [AMP] est plus facile à détecter qu’une variation identique dans la [ATP].

Answer 6

L’AMPK ou AMP-activated protein kinase.

Answer 7

L’activité des enzymes de tous les sentiers interconnectés doit aussi être ajustée afin de maintenir l’homéostasie. Lorsqu’on étudie une enzyme in vitro, on la purifie ce qui la sépare de ses partenaires physiologiques. De plus, lors de ces études, les concentrations utilisées d’enzymes, de substrats et de modulateurs sont parfois très loin des concentrations observées dans un contexte physiologique. Bien que cela soit pratique pour comprendre le mécanisme d’une enzyme et identifier les régulateurs potentiels, il n’est pas possible d’évaluer l’impact de la régulation d’une enzyme sur le flux de la voie métabolique entière si tous les autres aspects de cette voie ont été éliminés. Ce problème complexe est étudié en utilisant une méthodologie différente appelée « l’analyse du contrôle métabolique ». L’analyse du contrôle métabolique permet (1) de concevoir la régulation en termes quantitatifs; (2) d’interpréter les propriétés régulatrices de chaque enzyme d’un sentier; (3) d’identifier les étapes qui affectent le plus le flux à travers un sentier et (4) de distinguer entre les mécanismes régulateurs qui maintiennent constantes les concentrations des métabolites et les mécanismes du contrôle métabolique qui modifient le flux au travers du sentier complet.

Answer 8

Le coefficient de contrôle de flux (C) exprime la contribution relative de chaque enzyme au flux d’un sentier entier. C n’est pas une constante et dépend du système en entier, de la concentration des substrats et des effecteurs. C a une valeur de 0 pour une enzyme qui n’a pas d’impact sur le flux et de 1 pour une enzyme qui détermine à elle seule le flux d’un sentier. Le coefficient d’élasticité (ε) permet exprimer quantitativement la réponse d’une enzyme spécifique à un changement dans la concentration d’un substrat ou d’un modulateur (inhibiteur ou activateur). ε est déterminé par les propriétés cinétiques intrinsèques de l’enzyme. On le mesure à l’aide de graphiques de vitesse en fonction de la concentration du substrat, une expérience classique en enzymologie. Cependant, pour calculer les coefficients d’élasticité, tous les réactifs et tous les effecteurs doivent être présents dans des concentrations aussi proches que possible de celles rencontrées dans les cellules. Ceci inclut les produits, bien sûr, et implique que les réactions doivent être étudiées dans des conditions où elles sont réversibles. Le coefficient de réponse (R) permet de relier entre eux les trois coefficients, C, ε et R. La réponse (R) d’un sentier à un facteur externe influant sur l’une des enzymes du sentier est fonction de (1) la sensibilité du sentier aux changements de l’activité de l’enzyme en question (coefficient de contrôle du flux (C)) et de (2) de la sensibilité de l’enzyme aux changements dans la concentration du facteur régulateur externe (le coefficient d’élasticité (ε)) : R = C · ε La réponse de chacune des enzymes d’un sentier peut être étudiée de cette façon, et les effets de n’importe quel facteur externe sur le flux d’un sentier peuvent être déterminés séparément. Ainsi, en principe, il est possible de prédire les variations du flux d’un sentier quand il y a un changement dans la concentration d’un ou de plusieurs facteurs externes contrôlant le sentier.