Références
Auteurs : Larson, S.B., Day, J.S., McPherson, A.
Publication :
"X-ray Crystallographic Analysis of Pig Pancreatic Alpha-Amylase with Limit Dextrin and Oligosaccharide"
in Biochemistry 2010 nº49
pages 3101-15 PubMed
Source : PDB Identifiant : 3l2l
Classification
Organisme d'origine : Porc
Catégorie :
organique >
protide >
protéine >
enzyme >
hydrolase >
glycosidase >
Amylase pancréatique porcine en complexe avec des molécules d'amidon
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glycosidase >
Amylase pancréatique porcine en complexe avec des molécules d'amidon
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enzyme >
hydrolase >
glycosidase >
Amylase pancréatique porcine en complexe avec des molécules d'amidon
Description
L'amylase est une enzyme qui hydrolyse les liaisons entre les molécules de glucose (liaisons osidiques) des chaînes formant l'amidon. Les produits de cette hydrolyse sont principalement des molécules de maltose (formées de deux unités glucose) et le restant de la molécule d'amidon utilisée comme substrat. L'amylase étant une enzyme processive, ce dernier produit est utilisé à nouveau comme substrat pour la réaction suivante.
Toutefois, les chaînes de glucose peuvent former des branchements entre elles par des liaisons qui ne sont pas hydrolysables par l'amylase (liaisons α1-6). Restent alors des courts fragments appelés dextrines limites.
La majeure partie des mammifères ne produisent que de l'amylase pancréatique à la différence des primates, des rongeurs et des lagomorphes qui en produisent aussi au niveau salivaire. Le modèle présenté ici est une amylase pancréatique porcine en présence de plusieurs molécules de substrat localisées sur plusieurs sites de fixation.
Figure 1 : Complexe entre amylase pancréatique porcine (en blanc), molécules d'eau (en bleu ; seul l'atome d'oxygène est repéré) et trois fragments d'amidon (coloration par type d'atome). Un sillon dans lequel est présent l'un des fragments d'amidon est repérable.L'amylase est formée de deux domaines principaux : un domaine catalytique et un domaine dit de liaison aux glucides (CBM pour "Carbohydrates Binding Module") dont le rôle est encore discuté.
Figure 2 : Amylase affichée en rubans. Domaine catalytique en bleu, domaine CBM en vert. Les fragments d'amidon sont repérables en orange.
Figure 3 : Repliements caractéristiques de la chaîne protéique de l'amylase. Les hélices α apparaissent en rouge, les feuillets β en jaune. Le centre du domaine catalytique est occupé par un tonneau β entouré d'hélices α.Le domaine catalytique présente un sillon caractéristique au sein duquel se trouvent les acides aminés impliqués dans l'hydrolyse: Asp197, Asp300, Glu233. Ce sont tous trois des acides aminés à chaîne latérale acide.
Le substrat est maintenu dans le site actif par des liaisons hydrogènes (impliquant éventuellement des molécules d'eau) et par des liaisons hydrophobes (interactions avec les acides aminés aromatiques en particulier). Différentes études, portant en particulier sur des inhibiteurs compétitifs de l'amylase, ont montré l'existence d'au moins 5 sites de liaison pour des unités glucose dans ce sillon du site actif, 3 précèdent les acides aminés catalytiques et deux leurs succèdent.
Selon les auteurs de ce modèle la proportion importante d'acides aminés à chaînes aromatiques (12% du nombre total d'acides aminés) pourrait s'expliquer par ces contacts hydrophobes qui permettent la reconnaissance des glucides. De façon analogue, il a été constaté que les anticorps spécifiques de déterminants antigéniques glucidiques présentent également une proportion élevée d'acides aminés aromatiques dans leur domaine de liaison à l'antigène. L'amidon se présente sous la forme d'une association de longues chaînes hélicoïdales entre et avec lesquelles les amylases doivent établir des contacts. C'est ce que semble montrer la présence de plusieurs molécules d'amidon liées à ce modèle d'amylase
Les études cristallographiques ont par ailleurs prouvé l'existence d'une boucle mobile sur l'une des bordures du site actif (acides aminés 305 à 310). Cette boucle serait impliquée dans la libération du maltose produit par l'hydrolyse.
Figure 4 : Détail du site actif dans lequel se trouve une dextrine limite résiduelle (en orange). Les trois acides aminés catalytiques sont repérés en rouge, la boucle mobile en violet et quelques acides aminés aromatiques impliqués dans la liaison au substrat en jaune.
Figure 5 : Même vue du site actif avec une coloration en fonction du degré de conservation des acides aminés au cours de l'évolution (serveur consurf) du bleu (moins conservé) au rouge (plus conservé).
L'amylase est une protéine soluble qui présente de nombreuses molécules d'eau associées à sa structure. Certaines molécules d'eau forment des chaînes, entre autres à proximité des acides aminés catalytiques. Une expérience de substitution d'un acide aminé jouxtant cette chaîne (Phe256) par un acide aminé à chaîne latérale plus large a interrompu cette chaîne et conduit à une division par 20 de l'activité enzymatique.
Figure 6 : Localisation des molécules d'eau (bleu) dans la structure de l'amylase. La triade catalytique est en rouge, la dextrine limite en orange. Les molécules forment des chaînes traversant la structure de l'enzyme et intervenant dans son activité catalytique (réaction d'hydrolyse et liaisons hydrogènes entre la protéine et le substrat)Visualisation en ligne
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