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CINÉTIQUE ENZYMATIQUE
connue depuis si longtemps (il a été suggéré pour la première fois par KREBS
(1964)) qu'il a été oublié en tant que mécanisme multi-enzymatique de régulation.
Il concerne l'adénylate kinase (souvent appelé myokinase) qui catalyse la conversion entre trois nucléotides adényliques :
ATP + AMP
2 ADP
[10.46]
L'adénylate kinase est présente avec une activité catalytique très élevée dans
certains tissus (tel que le muscle), où à première vue sa réaction apparaît n'avoir
aucune fonction métabolique ; certainement dans de nombreuses cellules où l'enzyme est trouvé, le flux à long terme à travers la réaction est négligemment faible.
Pourquoi alors, est-il présent et pourquoi avec une activité si élevée ? Il n'est pas
suffisant d'affirmer simplement que son rôle est de maintenir la réaction à l'équilibre, parce que les concentrations d'ATP et d'ADP changent normalement si peu
que la réaction pourrait difficilement se trouver éloignée de sa position d'équilibre,
même si la concentration d'enzyme était beaucoup plus faible. La réponse semble
être que si les nucléotides d'adénine existent de manière prédominante sous la
forme d'ATP, et que si l'équation [10.46] est toujours à l'équilibre, pas juste de
manière approximative mais exactement, alors les petites variations dans la balance
entre l'ATP et l'ADP se traduisent par de larges variations relatives de la concentration d'AMP, de sorte que les enzymes qui sont spécifiquement affectés par l'AMP
peuvent répondre avec une grande sensibilité aux petites variations originales.
Cette idée est illustrée dans la figure 10.6, dont la partie supérieure montre que, si
les trois nucléotides d'adénine sont maintenus à une concentration totale
[] [
] [
]
ATP
ADP
AMP
++
= 5 mM
avec une constante d'équilibre
[] [
]
[]
,
ATP
AMP
ADP
+
=
2
05, les concentrations d'ATP
autour de 4 mM correspondent à de si faibles concentrations d'AMP que, quelle
que soit la variation de la concentration d'ATP, celle-ci se traduit par une variation
opposée et presque égale de la concentration d'ADP. A première vue cela ne semble
pas nettement différent de ce que nous aurions si l'AMP était absent. Cependant,
bien que sa concentration dans ces conditions est faible, ces variations fractionnelles sont très importantes en comparaison de celles de l'ATP et de l'ADP. Tous
les enzymes qui fixent l'AMP très fortement (de sorte qu'ils peuvent le détecter
même si sa concentration est très faible par rapport à celles de l'ATP et de l'ADP)
peuvent répondre avec une sensibilité importante comme l'illustre la figure 10.6b.
La présence d'une activité élevée de l'adénylate kinase dans la cellule permet donc
à l'AMP d'agir comme un amplificateur de signaux de faibles amplitudes : dans
l'exemple de la figure 10.6, une variation de 5% de la concentration d'ATP produit
seulement une variation de 2,8% de la vitesse si l'enzyme n'est pas sensible à
l'AMP, mais provoque une variation de 20% si l'enzyme est sensible ; en effet, le
mécanisme a augmenté l'élasticité efficace vis-à-vis de l'AMP par un facteur supérieur à 7, à partir d'une valeur d'environ 0,56 (2,8/5) jusqu'à une valeur de 4 (20/5).
CINÉTIQUE ENZYMATIQUE
connue depuis si longtemps (il a été suggéré pour la première fois par KREBS
(1964)) qu'il a été oublié en tant que mécanisme multi-enzymatique de régulation.
Il concerne l'adénylate kinase (souvent appelé myokinase) qui catalyse la conversion entre trois nucléotides adényliques :
ATP + AMP
2 ADP
[10.46]
L'adénylate kinase est présente avec une activité catalytique très élevée dans
certains tissus (tel que le muscle), où à première vue sa réaction apparaît n'avoir
aucune fonction métabolique ; certainement dans de nombreuses cellules où l'enzyme est trouvé, le flux à long terme à travers la réaction est négligemment faible.
Pourquoi alors, est-il présent et pourquoi avec une activité si élevée ? Il n'est pas
suffisant d'affirmer simplement que son rôle est de maintenir la réaction à l'équilibre, parce que les concentrations d'ATP et d'ADP changent normalement si peu
que la réaction pourrait difficilement se trouver éloignée de sa position d'équilibre,
même si la concentration d'enzyme était beaucoup plus faible. La réponse semble
être que si les nucléotides d'adénine existent de manière prédominante sous la
forme d'ATP, et que si l'équation [10.46] est toujours à l'équilibre, pas juste de
manière approximative mais exactement, alors les petites variations dans la balance
entre l'ATP et l'ADP se traduisent par de larges variations relatives de la concentration d'AMP, de sorte que les enzymes qui sont spécifiquement affectés par l'AMP
peuvent répondre avec une grande sensibilité aux petites variations originales.
Cette idée est illustrée dans la figure 10.6, dont la partie supérieure montre que, si
les trois nucléotides d'adénine sont maintenus à une concentration totale
[] [
] [
]
ATP
ADP
AMP
++
= 5 mM
avec une constante d'équilibre
[] [
]
[]
,
ATP
AMP
ADP
+
=
2
05, les concentrations d'ATP
autour de 4 mM correspondent à de si faibles concentrations d'AMP que, quelle
que soit la variation de la concentration d'ATP, celle-ci se traduit par une variation
opposée et presque égale de la concentration d'ADP. A première vue cela ne semble
pas nettement différent de ce que nous aurions si l'AMP était absent. Cependant,
bien que sa concentration dans ces conditions est faible, ces variations fractionnelles sont très importantes en comparaison de celles de l'ATP et de l'ADP. Tous
les enzymes qui fixent l'AMP très fortement (de sorte qu'ils peuvent le détecter
même si sa concentration est très faible par rapport à celles de l'ATP et de l'ADP)
peuvent répondre avec une sensibilité importante comme l'illustre la figure 10.6b.
La présence d'une activité élevée de l'adénylate kinase dans la cellule permet donc
à l'AMP d'agir comme un amplificateur de signaux de faibles amplitudes : dans
l'exemple de la figure 10.6, une variation de 5% de la concentration d'ATP produit
seulement une variation de 2,8% de la vitesse si l'enzyme n'est pas sensible à
l'AMP, mais provoque une variation de 20% si l'enzyme est sensible ; en effet, le
mécanisme a augmenté l'élasticité efficace vis-à-vis de l'AMP par un facteur supérieur à 7, à partir d'une valeur d'environ 0,56 (2,8/5) jusqu'à une valeur de 4 (20/5).