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CINÉTIQUE ENZYMATIQUE
5.5. INHIBITION PAR COMPÉTITION AVEC UN SUBSTRAT
5.5.1. Spécificité de l’enzyme
Les études expérimentales des enzymes sont généralement réalisées avec un seul
substrat présent dans le mélange réactionnel, c’est-à-dire en absence de substrat
alternatif capable de subir la même réaction 4 . En effet, la présence de substrats en
compétition complique l’analyse sans apporter d’information supplémentaire à
celle obtenue en étudiant les deux substrats séparément. Cependant, ceci implique
une différence majeure entre la pratique expérimentale et les conditions physiologiques dans lesquelles l’enzyme fonctionne habituellement : la plupart des enzymes
ne sont pas parfaitement spécifiques pour un seul substrat et doivent souvent
choisir parmi les quelques-uns (et même parfois quelques millions, comme dans
l’exemple [5.10]) qui sont disponibles simultanément. Pour être significative dans
le contexte physiologique, la spécificité d’un enzyme doit être définie en terme de
l’efficacité avec laquelle l’enzyme est capable de discriminer entre plusieurs
substrats présents dans le même mélange réactionnel. Ceci ne signifie pas qu’elle
ne peut pas être déterminée à partir des paramètres cinétiques de l’enzyme pour les
différents substrats individuels, mais cela signifie que ces paramètres doivent être
interprétés correctement.
Le cas le plus simple à considérer est celui dans lequel sont en compétition deux
substrats qui individuellement donnent des cinétiques de MICHAELIS et MENTEN
quand ils sont étudiés séparément (figure 5.9). Il s’agit d’une version légèrement
simplifiée du mécanisme qui sera décrit
dans le § 6.3.4.
5.9 - Compétition entre substrats
pour le même enzyme
Il fournit la paire suivante d’équations de vitesse :
v
dP
dt
VA
K
A
K
A
V
K
A
A
K
A
K
m
m
m
mm
==
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟ +
=
++
[]
[]
[' ]
'
[]
[]
[][' ]
'
1
1
[5.22]
4. Cette situation doit être soigneusement distinguée de celle où l’enzyme nécessite
deux ou plusieurs substrats pour que la réaction puisse avoir lieu. Par exemple,
l’hexokinase catalyse une réaction entre le glucose et l’ATP, dans laquelle glucose
et ATP ne sont pas des substrats alternatifs mais sont tous les deux nécessaires
pour la réaction. Par contre, l’hexokinase accepte également le fructose et d’autres
hexoses à la place du glucose et donc, si du glucose et du fructose sont présents
simultanément dans le mélange réactionnel, ces deux substrats sont en
compétition l’un avec l’autre pour interagir avec l’enzyme.
E + A'
k' 1
k' –1
k' 2
E + A
EA
k 1
k –1
k 2
E + P'
EA'
E + P
CINÉTIQUE ENZYMATIQUE
5.5. INHIBITION PAR COMPÉTITION AVEC UN SUBSTRAT
5.5.1. Spécificité de l’enzyme
Les études expérimentales des enzymes sont généralement réalisées avec un seul
substrat présent dans le mélange réactionnel, c’est-à-dire en absence de substrat
alternatif capable de subir la même réaction 4 . En effet, la présence de substrats en
compétition complique l’analyse sans apporter d’information supplémentaire à
celle obtenue en étudiant les deux substrats séparément. Cependant, ceci implique
une différence majeure entre la pratique expérimentale et les conditions physiologiques dans lesquelles l’enzyme fonctionne habituellement : la plupart des enzymes
ne sont pas parfaitement spécifiques pour un seul substrat et doivent souvent
choisir parmi les quelques-uns (et même parfois quelques millions, comme dans
l’exemple [5.10]) qui sont disponibles simultanément. Pour être significative dans
le contexte physiologique, la spécificité d’un enzyme doit être définie en terme de
l’efficacité avec laquelle l’enzyme est capable de discriminer entre plusieurs
substrats présents dans le même mélange réactionnel. Ceci ne signifie pas qu’elle
ne peut pas être déterminée à partir des paramètres cinétiques de l’enzyme pour les
différents substrats individuels, mais cela signifie que ces paramètres doivent être
interprétés correctement.
Le cas le plus simple à considérer est celui dans lequel sont en compétition deux
substrats qui individuellement donnent des cinétiques de MICHAELIS et MENTEN
quand ils sont étudiés séparément (figure 5.9). Il s’agit d’une version légèrement
simplifiée du mécanisme qui sera décrit
dans le § 6.3.4.
5.9 - Compétition entre substrats
pour le même enzyme
Il fournit la paire suivante d’équations de vitesse :
v
dP
dt
VA
K
A
K
A
V
K
A
A
K
A
K
m
m
m
mm
==
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟ +
=
++
[]
[]
[' ]
'
[]
[]
[][' ]
'
1
1
[5.22]
4. Cette situation doit être soigneusement distinguée de celle où l’enzyme nécessite
deux ou plusieurs substrats pour que la réaction puisse avoir lieu. Par exemple,
l’hexokinase catalyse une réaction entre le glucose et l’ATP, dans laquelle glucose
et ATP ne sont pas des substrats alternatifs mais sont tous les deux nécessaires
pour la réaction. Par contre, l’hexokinase accepte également le fructose et d’autres
hexoses à la place du glucose et donc, si du glucose et du fructose sont présents
simultanément dans le mélange réactionnel, ces deux substrats sont en
compétition l’un avec l’autre pour interagir avec l’enzyme.
E + A'
k' 1
k' –1
k' 2
E + A
EA
k 1
k –1
k 2
E + P'
EA'
E + P