(en) Représentation d'une α-glucosidase (PDB1OBB[1]) avec à sa droite le substrat — ici, le maltose — au-dessus des produits de réaction — deux molécules de glucose.Diagramme d'une réaction catalysée montrant l'énergie E requise à différentes étapes suivant l'axe du temps t. Les substrats A et B en conditions normales requièrent une quantité d'énergie E1 pour atteindre l'état de transition A…B, à la suite duquel le produit de réaction AB peut se former. L'enzyme E crée un microenvironnement dans lequel A et B peuvent atteindre l'état de transition A…E…B moyennant une énergie d'activation E2 plus faible. Ceci accroît considérablement la vitesse de réaction.Action d'une enzyme sur l'énergie d'activation d'une réaction chimique.
Une enzyme est une protéine dotée de propriétés catalytiques. Presque toutes les biomolécules capables de catalyser des réactions chimiques dans les cellules sont des enzymes ; certaines biomolécules catalytiques sont cependant constituées d'ARN et sont donc distinctes des enzymes : ce sont les ribozymes.
Une enzyme agit en abaissant l'énergie d'activation d'une réaction chimique, ce qui accroît la vitesse de réaction. L'enzyme n'est pas modifiée au cours de la réaction. Les molécules initiales sont les substrats de l'enzyme, et les molécules formées à partir de ces substrats sont les produits de la réaction. Presque tous les processus métaboliques de la cellule ont besoin d'enzymes pour se dérouler à une vitesse suffisante pour maintenir la vie. Les enzymes catalysent plus de 5 000 réactions chimiques différentes[2]. L'ensemble des enzymes d'une cellule détermine les voies métaboliques possibles dans cette cellule. L'étude des enzymes est appelée enzymologie.
Les enzymes permettent à des réactions de se produire des millions de fois plus vite qu'en leur absence. Un exemple extrême est l'orotidine-5'-phosphate décarboxylase, qui catalyse en quelques millisecondes une réaction qui prendrait, en son absence, plusieurs millions d'années[3],[4]. Comme tous les catalyseurs, les enzymes ne sont pas modifiées au cours des réactions qu'elles catalysent, et ne modifient pas l'équilibre chimique entre substrats et produits. Les enzymes diffèrent en revanche de la plupart des autres types de catalyseurs par leur très grande spécificité. Cette spécificité découle de leur structure tridimensionnelle. De plus, l'activité d'une enzyme est modulée par diverses autres molécules : un inhibiteur enzymatique est une molécule qui ralentit l'activité d'une enzyme, tandis qu'un activateur de cette enzyme l'accélère ; de nombreux médicaments et poisons sont des inhibiteurs enzymatiques. Par ailleurs, l'activité d'une enzyme décroît rapidement en dehors de sa température et de son pH optimums. De plus, une enzyme a la caractéristique d'être réutilisable.
Structure
Les enzymes sont généralement des protéinesglobulaires qui agissent seules, comme le lysozyme, ou en complexes de plusieurs enzymes ou sous-unités, à l'instar du complexe α-cétoglutarate déshydrogénase. Comme toutes les protéines, les enzymes sont constituées d'une ou plusieurs chaînes polypeptidiquesrepliées pour former une structure tridimensionnelle correspondant à leur état natif. La séquence en acides aminés de l'enzyme détermine la structure de cette dernière, structure qui, à son tour, détermine les propriétés catalytiques de l'enzyme[5]. Bien que ce soit la structure d'une enzyme qui détermine sa fonction, il n'est pas encore possible à ce jour de prédire l'activité d'une nouvelle enzyme en ne connaissant que sa structure[6]. La structure des enzymes est altérée (dénaturée) lorsqu'elles sont chauffées ou mises en contact avec des dénaturants chimiques, ce qui a généralement pour effet de les inactiver.
Les enzymes sont des molécules bien plus grandes que leurs substrats. Leur taille varie de 62 résidus pour le monomère de 4-oxalocrotonate tautomérase[7] à plus de 2 000 résidus pour l'acide gras synthaseanimale[8]. Seule une toute petite partie de l'enzyme — entre deux et quatre résidus le plus souvent — est directement impliquée dans la catalyse, ce qu'on appelle le site catalytique. Ce dernier est situé à proximité d'un ou plusieurs sites de liaison, au niveau desquels les substrats sont liés et orientés afin de permettre la catalyse de la réaction chimique. Le site catalytique et les sites de liaison forment le site actif de l'enzyme. Le reste de la protéine sert à maintenir la configuration du site actif et à y générer les conditions optimales pour le déroulement de la réaction.
Dans certains cas, la catalyse ne fait intervenir aucun des résidus d'acides aminés de l'enzyme mais plutôt un cofacteur lié à cette enzyme. La structure des enzymes peut également contenir un site de liaison pour un effecteur allostérique qui provoque un changement conformationnel activant ou inhibant l'activité enzymatique.
Les enzymes doivent tout d'abord se lier à leurs substrats avant de pouvoir catalyser toute réaction chimique. Les enzymes sont plus ou moins spécifiques en ce qui concerne à la fois les substrats auxquels elles peuvent se lier et les réactions qu'elles sont susceptibles de catalyser. Cette spécificité résulte de la configuration de leurs sites de liaison, qui sont des poches présentant une complémentarité de forme ainsi que de distribution spatiale des charges électriques et des propriétés hydrophile/hydrophobe par rapport à celles du substrat. Les enzymes peuvent ainsi faire la différence entre des molécules très semblables, ce qui assure leur chimiosélectivité, leur régiosélectivité et leur stéréospécificité[9].
Certaines des enzymes parmi les plus spécifiques interviennent dans la réplication de l'ADN et l'expression génétique. Certaines de ces enzymes sont pourvues d'un mécanisme de « correction d'épreuve » : c'est le cas des ADN polymérases, qui sont capables de corriger leurs erreurs de réplication — paires de bases incorrectes — avant de passer au nucléotide suivant[10]. Ce processus en deux étapes permet d'atteindre une fidélité particulièrement élevée, avec moins d'une erreur sur 100 millions de réactions chez les mammifères. Des mécanismes semblables existent également dans les ARN polymérases[11], les aminoacyl-ARNt synthétases[12] et les ribosomes[13]. A contrario, certaines enzymes présentent une ou plusieurs activités dites « de promiscuité », c'est-à-dire qu'elles peuvent catalyser un ensemble de réactions apparentées sur un ensemble de substrats ayant des implications physiologiques diverses. De nombreuses enzymes possèdent des activités catalytiques mineures qui peuvent se manifester fortuitement et être le point de départ pour la sélection de nouvelles fonctionnalités au cours de l'évolution[14],[15].
Modèle de la serrure et de la clef (obsolète)
Afin d'expliquer la spécificité des enzymes dans la sélection des réactions chimiques qu'elles sont susceptibles de catalyser, le chimiste allemand Emil Fischer proposa en 1894 que l'enzyme et le substrat d'une réaction possèdent une géométrie complémentaire permettant au substrat de s'emboîter exactement dans l'enzyme[16]. Cette représentation est souvent appelée « modèle de la serrure et de la clef ». Ce modèle rend compte de la spécificité des enzymes mais ne permet pas d'expliquer comment les enzymes parviennent à stabiliser l'état de transition au cours des réactions.
Ce modèle est aujourd'hui considéré comme obsolète[17],[18], car il simplifie beaucoup trop la réalité. En effet, il ne serait pas possible que les enzymes aient la même conformation lorsqu'elles sont liées à leur substrat que lorsqu'elles n'y sont pas liées.
Modèle de l'ajustement induit
Le biochimiste américain Daniel Koshland proposa en 1958 le modèle dit de l'ajustement induit (induced fit en anglais) comme adaptation du modèle de la serrure et de la clef pour tenir compte du fait que les enzymes sont des molécules flexibles : plutôt qu'imaginer l'emboîtement d'un substrat dans une enzyme rigide, Koshland considérait que l'interaction entre le substrat et l'enzyme remodelait en permanence le site actif, et ce tout au long de l'établissement de la liaison[19].
Dans certains cas, comme les glycoside hydrolases, le substrat lui-même change légèrement de forme lorsqu'il se lie au site actif de l'enzyme[20].
Le site actif continue de changer de configuration jusqu'à ce que le substrat soit entièrement lié, et ce n'est qu'alors que la distribution des charges et la géométrie finale peuvent être déterminées.
Les enzymes peuvent accélérer des réactions chimiques de plusieurs façons, mais toutes passent par l'abaissement de l'énergie d'activation, notée Ea :
En stabilisant l'état de transition :
l'enzyme génère un environnement dans lequel la distribution de charges est complémentaire de celles de l'état de transition afin de le stabiliser, donc d'abaisser son enthalpie libre[21], notée G ;
En ouvrant un chemin réactionnel alternatif :
l'enzyme peut réagir temporairement avec le substrat et former un intermédiaire covalent ayant un état de transition de plus basse énergie,
l'enzyme peut permettre l'utilisation d'un autre chemin réactionnel, comportant la formation de plus d'états de transitions, mais avec des énergies d'activation plus basses ;
En déstabilisant l'état fondamental du substrat :
par déformation du substrat lié dans leur état de transition afin de réduire l'énergie nécessaire pour atteindre cet état[22],
par une orientation du substrat dans une configuration qui réduit la variation d'entropie de la réaction ; la contribution de ce mécanisme à la catalyse est assez faible[23].
Une enzyme peut recourir à plusieurs de ces mécanismes simultanément. Ainsi, les peptidases telles que la trypsine mettent en œuvre une catalyse covalente par triade catalytique, stabilisent la distribution des charges électriques de l'état de transition à l'aide d'un trou oxyanion, et terminent l'hydrolyse en orientant spécifiquement une molécule d'eau.
Dynamique
Les enzymes ne sont pas des structures rigides et statiques. Elles sont au contraire le siège de tout un ensemble de mouvements internes, qu'il s'agisse du mouvement de résidus d'acides aminés individuels, d'un groupe de résidus formant un élément de la structure secondaire, voire d'un domaine entier de la protéine. Ces mouvements donnent naissance à un ensemble de structures légèrement différentes les unes des autres qui sont à l'équilibre en perpétuelle interconversion les unes avec les autres. Différents états conformationnels de l'enzyme peuvent par exemple être associés à différentes phases de son activité chimique. Ainsi, différentes conformations de la dihydrofolate réductase sont associées au cours du cycle catalytique respectivement à la liaison avec le substrat, à la catalyse, à la libération du cofacteur, et enfin à la libération du produit[24].
Les sites de régulation allostérique sont des sites de liaison distincts du site actif qui peuvent interagir avec des molécules de l'environnement cellulaire, appelées dans ce cas effecteurs allostériques. La liaison de ces molécules avec ce site induit un changement conformationnel ou une modification de la dynamique interne de l'enzyme, qui altèrent les propriétés du site actif et modifient par conséquent la vitesse de réaction de l'enzyme[25]. Ces changements peuvent activer ou inhiber des enzymes. Les interactions allostériques avec des métabolites en amont ou en aval d'une voie métabolique à laquelle participe l'enzyme provoquent des boucles de rétrorégulation permettant de moduler l'activité de l'enzyme en fonction de l'intensité du flux de métabolites[26].
Certaines enzymes n'ont besoin d'aucun composant supplémentaire pour être pleinement actives. D'autres ont au contraire besoin d'interagir avec des espèces chimiques non protéiques, appelées cofacteurs, pour être actives. Ces cofacteurs peuvent être inorganiques tels que des ionsmétalliques ou clusterfer-soufre, ou bien des composés organiques tels qu'une flavine ou un hème. Les cofacteurs organiques peuvent être des coenzymes, qui sont libérées du site actif de l'enzyme au cours de la réaction, ou des groupes prosthétiques, qui demeurent étroitement liés à l'enzyme. Certains groupes prosthétiques organiques sont liés à leur enzyme par covalence, comme c'est le cas de la biotine pour des enzymes telles que la pyruvate carboxylase[28].
L'anhydrase carbonique est un exemple d'enzyme à cofacteur de zinc lié à son site actif[29]. Ces ions ou molécules étroitement liées à l'enzyme se trouvent généralement dans le site actif et interviennent dans la catalyse. Ainsi, on trouve fréquemment une flavine ou un hème dans les réactions d'oxydoréduction
Les enzymes dépourvues du cofacteur qui les rend actives sont appelées apoenzymes, ou apoprotéines. Une enzyme liée à son ou ses cofacteurs est appelée holoenzyme. On appelle également holoenzymes les complexes enzymatiques formés de plusieurs sous-unités pour lesquels toutes les sous-unités requises pour l'activité enzymatique sont présentes ; on emploie souvent ce terme pour les ADN polymérases.
Coenzymes
Les coenzymes sont de petites moléculesorganiques qui peuvent être liées à l'enzyme de façon assez lâche ou, au contraire, très étroite. Elles transportent des groupes fonctionnels ou des résidus d'une enzyme à une autre. Le NAD+, le NADPH et l'ATP sont des coenzymes. Certaines coenzymes telles que la riboflavine, la thiamine et l'acide folique sont des vitamines, c'est-à-dire des composés qui ne peuvent être synthétisés par l'organisme et doivent être absorbés tels quels par l'alimentation. Parmi les groupes chimiques transportés par des coenzymes, on trouve l'ion hydrure H− transporté par le NADH et le NADPH, le groupe phosphate –OPO32− transporté par l'ATP, le groupe acétyle –COCH3 transporté par la coenzyme A, les groupes aldéhyde –CHO, méthényle –CH= ou méthyle –CH3 portés par l'acide folique, ou encore le groupe méthyle porté par la S-adénosylméthionine (SAM).
Dans la mesure où les coenzymes sont modifiées au cours des réactions chimiques catalysées par les enzymes, il peut être utile de les considérer comme des substrats particuliers partagés par de nombreux types d'enzymes. Ainsi, on connaît plus de 1 000 enzymes utilisant le NAD+ comme coenzyme.
Les coenzymes sont régénérées continuellement et leur concentration est maintenue à un niveau constant dans la cellule. Par exemple, le NADPH est régénéré par la voie des pentoses phosphates et la S-adénosylméthionine est régénérée par la méthionine adénosyltransférase. Cette régénération permanente signifie que de petites quantités de coenzymes peuvent être utilisées très intensivement. Par exemple, le corps humain utilise et régénère son propre poids en ATP chaque jour[30].
(en) Évolution de l'énergie des réactifs au cours d'une réaction chimique. En l'absence de catalyseur (pointillés), les substrats ont besoin d'une énergie d'activation élevée pour atteindre l'état de transition, qui évolue ensuite vers des produits de plus faible énergie. En présence d'une enzyme (ligne pleine), les substrats se lient à l'enzyme (ES), qui stabilise l'état de transition (ES‡) en réduisant la quantité d'énergie nécessaire pour le former, et le complexe enzyme-produits (EP) est dissocié.
Comme c'est le cas pour tous les catalyseurs, les enzymes ne modifient pas la position de l'équilibre chimique d'une réaction. La présence d'une enzyme a simplement pour conséquence d'accélérer la réaction, qui se déroule dans le même sens. Ainsi, l'anhydrase carbonique, qui catalyse une réaction réversible, agit dans l'un et l'autre sens en fonction de la concentration relative de ses réactifs :
CO2 + H2O → H2CO3 dans les tissus, où la concentration du CO2 est élevée ;
H2CO3 → CO2 + H2O dans les poumons, où la concentration du CO2 est faible.
La vitesse de réaction dépend de l'énergie d'activation nécessaire pour atteindre, à partir des substrats, l'état de transition, qui évolue ensuite vers la formation des produits de réaction. Les enzymes accélèrent la vitesse de réaction en abaissant l'énergie d'activation de l'état de transition. Elles commencent par établir une liaison enzyme-substrat (ES) de faible énergie, stabilisent par la suite l'état de transition (ES‡) de sorte qu'il requiert moins d'énergie pour se former, et font évoluer cet état de transition vers un complexe enzyme-produit (EP) qui se dissocie spontanément.
De plus, les enzymes peuvent coupler deux ou plusieurs réactions afin de permettre à une réaction thermodynamiquement défavorisée de se produire à l'aide d'une réaction thermodynamiquement favorisée de telle sorte que l'énergie combinée des produits de deux réactions soit inférieur à l'énergie combinée de leurs substrats. C'est très souvent le cas de l'hydrolyse de l'ATP, qui est généralement couplée à d'autres réactions chimiques, notamment du catabolisme (biosynthèses).
La cinétique enzymatique étudie la façon dont les enzymes se lient à leurs substrats et les convertissent en produits de réaction. Les données quantitifant la cinétique d'une enzyme sont généralement obtenues à partir de dosages enzymatiques(en). En 1913, l'Allemand Leonor Michaelis et la Canadienne Maud Menten proposèrent une théorie quantitative de la cinétique enzymatique, appelée depuis équation de Michaelis-Menten[31]. Leur principale contribution a été de concevoir les réactions enzymatiques en deux étapes. Tout d'abord, les substrats se lient réversiblement à l'enzyme, formant un complexe enzyme-substrat. Puis l'enzyme catalyse la réaction chimique et libère les produits de réaction. Ces travaux ont ensuite été poursuivis par les Britanniques George Edward Briggs et John B. S. Haldane, qui en dérivèrent les équations cinétiques encore largement utilisées de nos jours[32].
(en) Réaction chimique spontanée ou catalysée. L'enzyme (E) se lie à ses substrats (S) pour donner des produits (P).
La vitesse d'une enzyme dépend des conditions de la solution et de la concentration en substrats. La vitesse maximumVmax d'une réaction enzymatique peut être déterminée en augmentant la concentration [S] en substrats jusqu'à ce que la vitesse de formation des produits de réaction présente un plateau, comme représenté ci-contre. Cette saturation s'explique par le fait que plus la concentration en substrats augmente, plus ce substrat se lie aux enzymes, de sorte que la concentration en complexes enzyme-substrats augmente et la concentration en enzyme libre diminue ; la vitesse maximum de réaction correspond à la situation où toutes les enzymes sont liées à leurs substrats de sorte qu'il ne reste plus d'enzyme libre ayant des sites de liaison à occuper.
Outre la vitesse maximum Vmax d'une enzyme, la quantité de substrat nécessaire pour atteindre une vitesse de réaction donnée est une autre grandeur importante caractérisant l'activité d'une enzyme. Cette quantité est mesurée par la constante de MichaelisKM, qui représente la concentration de substrat nécessaire pour que l'enzyme atteigne la moitié de Vmax. Chaque enzyme possède généralement une Km donnée pour chacun de ses substrats. La vitesse v de réaction à concentration [S] de substrat, correspondant à l'augmentation de la concentration [P] en produit, est alors donnée par l'équation :
.
La constante catalytique, notée kcat, également appelée turnover number (TON), représente le nombre de molécules de substrat converties en produits par site actif et par seconde. Elle est liée à la vitesse maximum Vmax et à la concentration [E] de l'enzyme par l'équation Vmax = kcat [E].
L'activité enzymatique est mesurée en katals, unité SI définie par 1kat = 1 mols−1, ou, plus fréquemment, en unités enzymatiques, définies par 1 U = 1µmol·min-1 : ces grandeurs représentent la quantité d'enzyme nécessaire pour traiter une quantité unitaire de substrat par unité de temps, dans des conditions opératoires qui doivent être précisées avec la mesure. On peut en déduire l'activité spécifique de l'enzyme, qui représente son activité par unité de masse, exprimée par exemple en U·mg-1.
L'efficacité d'une enzyme peut être exprimée en termes de kcat / KM, qui représente la constante de spécificité. Dans la mesure où elle reflète à la fois l'affinité pour les substrats et l'efficacité de la catalyse, elle est utile pour comparer des enzymes entre elles ou pour comparer la même enzyme par rapport à différents substrats.
Le maximum de la constante de spécificité est appelée limite de diffusion et se situe aux alentours de 108 à 109 M−1 s−1. À cette valeur, chaque contact entre l'enzyme et ses substrats conduit à une réaction chimique, et la vitesse de formation des produits de réaction n'est plus limitée par la vitesse de réaction mais par la vitesse de diffusion. Les enzymes qui présentent de telles propriétés sont appelées enzymes parfaites. Ce sont par exemple la triose-phosphate isomérase, l'anhydrase carbonique, l'acétylcholinestérase, la catalase, la fumarase, les β-lactamases, ou encore les superoxyde dismutases. Le turnover de telles enzymes peut atteindre plusieurs millions de réactions par seconde et par site actif.
Mais la plupart des enzymes ont des performances moindres. Une enzyme « moyenne » a un de l'ordre de 105 M−1 s−1 et ≈ 10 s−1[33].
La cinétique de Michaelis-Menten repose sur la loi d'action de masse, qui dérive de l'hypothèse que la diffusion de la matière est libre et que les collisions entre particules sont aléatoires et décrites par la thermodynamique. Cependant, de nombreux processus biochimiques ou cellulaires s'écartent significativement de ces conditions en raison de la concentration très élevée des espèces chimiques dans le cytosol qui restreignent leur liberté de mouvement[34]. La cinétique de Michaelis-Menten a fait l'objet d'extensions récentes qui tentent de tenir compte de ces effets[35].
Un inhibiteur compétitif peut se lier à l'enzyme en empêchant ses substrats de le faire[36]. Il s'agit souvent d'une molécule qui ressemble à l'un des substrats et prend sa place sur l'un des sites de liaison mais sans que l'enzyme puisse catalyser la réaction chimique avec cet inhibiteur. Ainsi, le méthotrexate, un anticancéreux, est un inhibiteur compétitif de la dihydrofolate réductase, qui catalyse la réduction du dihydrofolate en tétrahydrofolate. Ce type d'inhibition peut être contourné par une concentration élevée en substrat. Il peut également s'agir d'une molécule qui se lie sur un autre site de l'enzyme et induit des changements conformationnels qui modifient les propriétés du site de liaison au substrat par effet allostérique. En conséquence, l'affinité de l'enzyme pour ses substrats diminue et sa constante de MichaelisKM augmente, tandis que sa vitesse maximumVmax demeure inchangée.
L'acide folique (à gauche, une coenzyme) et le méthotrexate (à droite, un anticancéreux) présentent une structure moléculaire très semblable (les différences sont représentées en vert). Cette similitude structurelle fait du second un inhibiteur compétitif du premier.
Un inhibiteur non compétitif se lie à l'enzyme sur un site indépendant des sites de liaison aux substrats. Ceux-ci se lient donc à l'enzyme avec une affinité inchangée, de sorte que la constante de MichaelisKM demeure inchangée. Cependant, l'inhibiteur réduit l'efficacité de l'enzyme, c'est-à-dire sa constante catalytiquekcat, et, par conséquent, sa vitesse maximumVmax. Contrairement à l'inhibition compétitive, l'inhibition non compétitive n'est pas réduite par l'augmentation de la concentration du substrat.
Inhibition incompétitive
Un inhibiteur incompétitif ne peut se lier qu'au complexe enzyme-substrat et non à l'enzyme seule. Ce type d'inhibiteurs est par conséquent d'autant plus efficace que la concentration en substrats est élevée. Le complexe enzyme-substrat-inhibiteur est inactif et ne peut catalyser la conversion des substrats en produits. Ce type d'inhibition demeure rare[37].
Inhibition mixte
Un inhibiteur mixte se lie à un site allostérique distinct du site de liaison des substrats sur l'enzyme, et ces deux liaisons interagissent l'une sur l'autre. La fonctionnalité de l'enzyme est réduite mais pas supprimée lorsqu'elle est liée à l'inhibiteur. Ce type d'inhibiteur ne suit pas l'équation de Michaelis-Menten.
Chez de nombreux êtres vivants, les inhibiteurs enzymatiques interviennent dans le cadre d'un mécanisme général de rétroactionmétabolique. Lorsqu'une molécule est produite en excès, elle peut agir comme inhibiteur de l'enzyme qui engage la voie métabolique produisant cette molécule, ce qui a pour effet d'en réduire la production et d'en maintenir la concentration physiologique à un niveau convenable. Il s'agit d'une forme de rétraction négative. Des voies métaboliques majeures telles que le cycle de Krebs utilisent des mécanismes de ce type.
Plusieurs enzymes peuvent travailler ensemble dans un ordre défini pour former des voies métaboliques : dans une telle configuration, un produit d'une enzyme devient un substrat de l'enzyme suivante. Il est possible que plusieurs enzymes catalysent parallèlement la même réaction ; ceci permet des modes de régulation plus complexes avec, par exemple, une faible constante d'activité pour une enzyme mais une seconde enzyme pouvant atteindre un niveau d'activité élevé lorsqu'elle est activée[48].
Les enzymes déterminent les étapes des voies métaboliques. En l'absence d'enzymes, le métabolisme n'emprunterait pas les mêmes chemins et ne pourrait pas être régulé afin d'être en cohérence avec les besoins de la cellule. La plupart des voies métaboliques principales du métabolisme sont régulées au niveau de quelques étapes clés, généralement au niveau d'enzymes qui requièrent l'hydrolyse de l'ATP. Cette réaction étant fortement exothermique (c'est-à-dire qu'elle s'accompagne d'une variation d'enthalpie libre élevée), elle peut être couplée à une réaction endothermique (c'est-à-dire s'accompagnant d'une variation d'enthalpie libre négative) afin de la rendre thermodynamiquement favorable.
Contrôle de l'activité enzymatique
Il existe essentiellement cinq moyens de contrôler l'activité des enzymes dans les cellules.
Régulation
Les enzymes peuvent être activées ou inhibées par d'autres molécules. Le ou les produits finaux d'une voie métabolique sont souvent des inhibiteurs de l'une des premières enzymes de cette voie, généralement la première enzyme qui catalyse une étape irréversible, ce qui régule la quantité de produit final ; il s'agit d'un mécanisme de rétroaction, dans la mesure où la quantité de produit final est régulée par la propre concentration de ce produit. La rétroaction permet d'ajuster efficacement le niveau de biosynthèse d'un ensemble de métabolites intermédiaires en fonction des besoins de la cellule, en évitant de produire un excès de molécules qui serait perdu et réduirait l'efficacité globale du métabolisme cellulaire.
Le clivage d'une chaîne polypeptidique est un autre exemple de modification post-traductionnelle. La chymotrypsine, une peptidase digestive, est produite dans le pancréas sous une forme inactive appelée chymotrypsinogène et transportée sous cette forme jusque dans l'estomac, où elle est activée. Ceci permet d'éviter que la chymotrypsine active ne digère d'autres tissus avant de parvenir dans l'estomac. Ce type de précurseur inactif d'une enzyme est un zymogène.
Dans la mesure où un contrôle très étroit de l'activité enzymatique est essentiel pour l'homéostasie de l'organisme, tout dysfonctionnement (mutation, surproduction, sousproduction ou absence) d'une seule enzyme critique peut provoquer une maladie génétique. Le dysfonctionnement d'un seul type d'enzyme parmi les milliers du corps humain peut être mortel : c'est par exemple le cas d'une déficience en hexosaminidase, responsable de la maladie de Tay-Sachs[54].
Des maladies peuvent résulter d'autres types de dysfonctionnements enzymatiques lorsque ces derniers affectent les enzymes assurant la réparation de l'ADN, ce qui provoque des mutations dans les cellules germinales. De tels défauts enzymatiques sont davantage susceptibles de provoquer des cancers parce que les cellules deviennent alors plus sensibles aux mutations affectant leur génome. La lente accumulation de telles mutations peut alors conduire à l'apparition de cancers. Un exemple de tels syndromes cancéreux héréditaires est le xeroderma pigmentosum, qui conduit à l'apparition d'un cancer de la peau à la suite d'une exposition même minime à la lumière ultraviolette[59].
Utilisations industrielles
Certaines enzymes sont utilisées dans l'industrie chimique et pour d'autres applications industrielles lorsque des catalyseurs très spécifiques sont nécessaires. Les enzymes naturelles sont cependant assez limitées du point de vue des réactions qu'elles sont capables de catalyser, car il s'agit de réactions spécifiques au métabolisme des êtres vivants, et non de l'industrie chimique en général ; les enzymes sont également actives dans les conditions physico-chimiques physiologiques des organismes dont elles sont issus, conditions qui diffèrent souvent de celles mises en œuvre dans le cadre de procédés industriels. Par conséquent, le génie protéique(en) est un domaine de recherche actif qui vise à développer de nouvelles enzymes dotées de propriétés innovantes, que ce soit par conception rationnelle ou par évolution in vitro[60],[61]. Depuis le début du siècle, des enzymes ont ainsi pu être conçues de manière entièrement artificielle afin de catalyser des réactions chimiques qui ne se produisent pas naturellement[62].Bien que les procédés industriels catalysés par des enzymes soient très efficaces, certaines enzymes dépendent de cofacteurs nicotinamides (NADH/NAD+, NADP/NAPH). En raison du prix élevé de ces cofacteurs, ces procédés ne seraient pas économiquement compétitifs. Dans un passé récent, certains composés synthétiques ont été identifiés comme des homologues biomimétiques très prometteurs des cofacteurs naturels[63].
Le tableau ci-dessous résume quelques applications industrielles de certaines enzymes courantes.
La première enzyme, la diastase, a été isolée en 1833 par Anselme Payen et Jean-François Persoz[78]. Après avoir traité un extrait aqueux de malt à l'éthanol, ils précipitèrent une substance sensible à la chaleur et capable d'hydrolyser l'amidon, d'où son nom de diastase forgé à partir du grec ancienδιάστασις / diástasis désignant l'action de cliver. Il s'agissait en réalité d'une amylase.
Le biologiste et chimiste Émile Duclaux (1840-1904) préconisa à la fin du XIXe siècle de nommer les substances actives semblables à la diastase à l'aide du suffixe -ase en référence à cette dernière[79].
Quelques décennies plus tard, alors qu'il étudiait la fermentation alcoolique du sucre par une levure, Louis Pasteur conclut qu'un principe actif — qu'il appela ferment — contenu dans la levure était responsable de cette fermentation. Il considérait que cette substance n'était active qu'au sein d'une cellule vivante. Pasteur écrivit[80],[81] :
« la fermentation alcoolique est un acte en corrélation avec la vie et l'organisation des cellules de levure, et non avec la mort ou la putréfaction ; que ce n'est pas non plus un phénomène de contact, cas dans lequel la transformation du sucre s'accomplirait sans rien lui abandonner ni rien lui prendre. »
En 1877, le physiologiste allemand Wilhelm Kühne (1837–1900) introduisit le terme enzyme en référence à ce processus, du grec ancienἔνζυμον / énzumon forgé à partir de la préposition ἐν / en, « dans » et de ζύμη / zúmê, « levain ». Le mot enzyme désigna par la suite les substances actives non vivantes telles que la pepsine, tandis que le mot ferment était utilisé en référence à l'activité chimique produite par des êtres vivants.
En 1883, le biologiste et chimiste français Antoine Béchamp publia Les microzymas, ouvrage dans lequel il théorisait son concept de « microzymes(en) » comme constituants ultimes de toute matière vivante ; il y employait à cette occasion le terme zymase.
Le chimiste allemand Eduard Buchner publia son premier article sur l'étude des extraits de levure en 1897. Au cours d'une série d'expériences à l'université Humboldt de Berlin, il découvrit que le sucre pouvait être fermenté par des extraits de levure même en l'absence de toute cellule de levure dans le mélange, et reçut en 1907 le prix Nobel de chimie pour sa découverte de la fermentation sans cellule vivante[82]. Il appela zymase l'enzyme responsable de la fermentation, reprenant la construction du nom des enzymes en se référant au processus qu'elles catalysent auquel est adjoint le suffixe -ase, suivant en cela les recommandations d'Émile Duclaux quelques années plus tôt.
Caractérisation biochimique
La nature biochimique des enzymes demeurait cependant encore inconnue au début du XXe siècle. De nombreux scientifiques avaient observé que l'activité enzymatique était associée aux protéines, tandis que d'autres (dont Richard Willstätter, prix Nobel de chimie 1915 pour ses travaux sur la chlorophylle) considéraient que les protéines étaient de simples véhicules de l'activité enzymatique, étant par elles-mêmes incapables de catalyser des réactions chimiques[83],[84]. En 1926, James B. Sumner montra que l'uréase était une enzyme de nature purement protéique et la cristallisa ; il fit de même en 1937 avec la catalase. John Howard Northrop et Wendell Meredith Stanley achevèrent d'établir la nature protéique des enzymes en travaillant sur la pepsine (1930), la trypsine et la chymotrypsine. Ces trois chercheurs partagèrent le prix Nobel de chimie de 1946[85].
Le fait que des enzymes puissent être cristallisées permit d'établir leur structure tridimensionnelle par cristallographie aux rayons X. Ceci fut réalisé pour la première fois avec le lysozyme, une enzyme présente dans les larmes, la salive et le blanc d'œuf qui digère l'enveloppe de certaines bactéries : sa structure fut résolue par une équipe dirigée par David Chilton Phillips et publiée en 1965[86]. L'établissement à haute résolution de la structure du lysozyme marqua les débuts de la biologie structurale et de l'étude du fonctionnement des enzymes à l'échelle atomique[87].
Dénomination et classement
Le comité des nomenclatures de l'Union internationale de biochimie et de biologie moléculaire (NC-IUBMB) a développé la nomenclature EC (pour Enzyme Commission), fondée sur le type de réactions chimiquescatalysées[88]. Cette nomenclature est constituée de quatre nombres séparés par des points, associés à une dénomination systématique unique ; par exemple, l'α-amylase a pour numéro EC3.2.1.1 et pour dénomination systématique 4-α-D-glucane glucanohydrolase. La dénomination systématique est rarement employée : on lui préfère généralement des appellations d'usage, une enzyme pouvant avoir plusieurs appellations, certaines étant parfois ambiguës.
Les enzymes sont classées en six principaux groupes, en fonction du type de réaction qu'elles catalysent :
Les noms d'enzymes sont presque tous du genre féminin ; le lysozyme et les ribozymes font exception, bien que le suffixe -zyme provienne du grec ancienζύμη / zúmê, « levain », qui était du genre féminin.
Le mot enzyme était originellement (en 1897) lui-même employé au féminin, par exemple dans le Bulletin de la société chimique ou celui de l'Académie des sciences, etc.)[90]. Selon le Larousse, il est féminin ou, parfois masculin[91], ainsi que ses composés (par exemple coenzyme[92], de même pour le trésor de la langue française, mais l'usage fait qu'il est de plus en plus utilisé au masculin. Il l'aurait été par écrit pour la première fois en 1900 par un néerlandais écrivant en français, puis par les chimistes français Bourquelot et Herissey, puis de plus en plus souvent entre 1925 et 1940. En 1957 alors que déjà les articles scientifiques n'utilisent presque plus que le masculin, les académiciens du Comité du langage scientifique se penchent sur le sujet, décidant d'abord du féminin. Mais dans une pétition 257 signataires protestent contre ce choix, plaidant au contraire pour l'emploi du masculin[90]. La pétition a fait remettre en cause la décision de l'Académie, qui en 1968 continuait encore à débattre des arguments grammaticaux et de la tendance populaire à utiliser le genre masculin. Selon l'archiviste et paléographeEugène-Humbert Guitard (en 1968) « sous l'influence de l'anglais, des scientifiques de plus en plus nombreux font et feront d'enzyme un masculin »[90].
Terminologie
Enzyme de la transformation alimentaire : enzyme employé pour contrôler la texture, le goût, l’aspect ou la valeur nutritive des aliments. Les amylases dégradent les complexes polysaccharidiques en sucres plus simples ; et les protéases « attendrissent » les protéines de la viande. Un objectif important de la biotechnologie alimentaire est le développement de nouvelles enzymes alimentaires améliorant la qualité de la transformation des aliments.
Enzyme de restriction ou endonucléase de restriction : classe d’enzymes qui coupent l'ADN après avoir reconnu une séquence spécifique. Les trois types d’endonucléase de restriction sont :
enzyme répressible : enzyme dont l’activité peut être réduite par la présence d’une molécule régulatrice ;
enzyme limitante : enzyme dont l’activité contrôle le rendement du produit final d’une voie métabolique multi-enzymatique… ;
enzyme constitutive : enzyme dont la concentration dans la cellule est constante et n'est pas influencée par une concentration en substrat.
Notes et références
↑(en) Jacinta A. Lodge, Timm Maier, Wolfgang Liebl, Volker Hoffmann et Norbert Sträter, « Crystal Structure of Thermotoga maritima α-Glucosidase AglA Defines a New Clan of NAD+-dependent Glycosidases », Journal of Biological Chemistry, vol. 278, no 21, , p. 19151-19158 (PMID12588867, DOI10.1074/jbc.M211626200, lire en ligne)
↑(en) Ida Schomburg, Antje Chang, Sandra Placzek, Carola Söhngen, Michael Rother, Maren Lang, Cornelia Munaretto, Susanne Ulas, Michael Stelzer, Andreas Grote, Maurice Scheer et Dietmar Schomburg, « BRENDA in 2013: integrated reactions, kinetic data, enzyme function data, improved disease classification: new options and contents in BRENDA », Nucleic Acids Research, vol. 41, no D1, , D764-D772 (PMID23203881, DOI10.1093/nar/gks1049, lire en ligne)
↑(en) L H Chen, G L Kenyon, F Curtin, S Harayama, M E Bembenek, G Hajipour et C P Whitman, « 4-Oxalocrotonate tautomerase, an enzyme composed of 62 amino acid residues per monomer », Journal of Biological Chemistry, vol. 267, no 25, , p. 17716-17721 (PMID1339435, lire en ligne)
↑(en) S. Smith, « The animal fatty acid synthase: one gene, one polypeptide, seven enzymes », The FASEB Journal, vol. 8, no 15, , p. 1248-1259 (PMID8001737, lire en ligne)
↑(en) Karl-Erich Jaeger et Thorsten Eggert, « Enantioselective biocatalysis optimized by directed evolution », Current Opinion in Biotechnology, vol. 15, no 4, , p. 305-313 (PMID15358000, DOI10.1016/j.copbio.2004.06.007, lire en ligne)
↑(en) Igor V. Shevelev et Ulrich Hübscher, « The 3′–5′ exonucleases », Nature Reviews Molecular Cell Biology, vol. 3, no 5, , p. 364-376 (PMID11988770, DOI10.1038/nrm804, lire en ligne)
↑(en) Nikolay Zenkin, Yulia Yuzenkova et Konstantin Severinov1, « Transcript-Assisted Transcriptional Proofreading », Science, vol. 313, no 5786, , p. 518-520 (PMID16873663, DOI10.1126/science.1127422, lire en ligne)
↑(en) Marina V. Rodnina et Wolfgang Wintermeyer, « Fidelity of aminoacyl-tRNA selection on the ribosome: kinetic and structural mechanisms », Annual Reviews Biochemistry, vol. 70, , p. 415-435 (PMID11395413, DOI10.1146/annurev.biochem.70.1.415, lire en ligne)
↑(de) Emil Fischer, « Einfluss der Configuration auf die Wirkung der Enzyme », Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, vol. 27, no 3, , p. 2985-2993 (DOI10.1002/cber.18940270364, lire en ligne)
↑Valéry Ozenne. Caractérisation des protéines intrinsèquement désordonnées par résonance magnétique nucléaire. Biologie structurale [q-bio.BM]. Université de Grenoble, 2012. Français. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00870515 - Consulté le 23/05/2019
↑Maryline Coquidé, Michèle Dell’Angelo, Stanislas Dorey et Corinne Fortin, « Espace et temps dans les sciences du vivant : nouvelles perspectives pour la recherche en didactique », RDST. Recherches en didactique des sciences et des technologies, no 4, , p. 139–160 (ISSN2110-6460, DOI10.4000/rdst.512, lire en ligne, consulté le )
↑(en) Daniel E. Koshland, « Application of a Theory of Enzyme Specificity to Protein Synthesis », Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 44, no 2, , p. 98-104 (PMID16590179, PMCID335371, lire en ligne)
↑(en) Andrea Vasella, , Gideon J Davies et Matthias Böhm, « Glycosidase mechanisms », Current Opinion in Chemical Biology, vol. 6, no 5, , p. 619-629 (DOI10.1016/S1367-5931(02)00380-0, lire en ligne)
↑(en) Arieh Warshel, Pankaz K. Sharma, Mitsunori Kato, Yun Xiang, Hanbin Liu et Mats H. M. Olsson, « Electrostatic Basis for Enzyme Catalysis », Chemical Reviews, vol. 106, no 8, , p. 3210-3235 (PMID16895325, DOI10.1021/cr0503106, lire en ligne)
↑(en) J. Villà, M. Štrajbl, T. M. Glennon, Y. Y. Sham, Z. T. Chu et A. Warshel, « How important are entropic contributions to enzyme catalysis? », Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 97, no 22, , p. 11899-11904 (PMID11050223, PMCID17266, DOI10.1073/pnas.97.22.11899, lire en ligne)
↑(en) Arvind Ramanathan, Andrej Savol, Virginia Burger, Chakra S. Chennubhotla et Pratul K. Agarwal, « Protein Conformational Populations and Functionally Relevant Substates », Accounts of Chemical Research, vol. 47, no 1, , p. 149-156 (PMID23988159, DOI10.1021/ar400084s, lire en ligne)
↑(en) Chung-Jung Tsai, Antonio del Sol et Ruth Nussinov, « Protein allostery, signal transmission and dynamics: a classification scheme of allosteric mechanisms », Molecular BioSystems, vol. 5, no 3, , p. 207-216 (PMID19225609, PMCID2898650, DOI10.1039/B819720B, lire en ligne)
↑(en) Stefan Lüdtke, Piotr Neumann, Karl M. Erixon, Finian Leeper, Ronald Kluger, Ralf Ficner et Kai Tittmann, « Sub-ångström-resolution crystallography reveals physical distortions that enhance reactivity of a covalent enzymatic intermediate », Nature Chemistry, vol. 5, no 9, , p. 762-767 (PMID23965678, DOI10.1038/nchem.1728, lire en ligne)
↑(en) Anne Chapman-Smith et John E. Cronan Jr, « The enzymatic biotinylation of proteins: a post-translational modification of exceptional specificity », Trends in Biochemical Sciences, vol. 24, no 9, , p. 359-363 (PMID10470036, DOI10.1016/S0968-0004(99)01438-3, lire en ligne)
↑(en) Zoë Fisher, Jose A. Hernandez Prada, Chingkuang Tu, David Duda, Craig Yoshioka, Haiqian An, Lakshmanan Govindasamy, David N. Silverman et Robert McKenna, « Structural and Kinetic Characterization of Active-Site Histidine as a Proton Shuttle in Catalysis by Human Carbonic Anhydrase II », Biochemistry, vol. 44, no 4, , p. 1097-1105 (PMID15667203, DOI10.1021/bi0480279, lire en ligne)
↑(en) Susanna Törnroth-Horsefield et Richard Neutze, « Opening and closing the metabolite gate », Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 105, no 50, , p. 19565-19566 (PMID19073922, PMCID2604989, DOI10.1073/pnas.0810654106, lire en ligne)
↑(en) Kenneth A. Johnson et Roger S. Goody, « The original Michaelis constant: translation of the 1913 Michaelis-Menten paper », Biochemistry, vol. 50, no 39, , p. 8264-8269 (PMID21888353, PMCID3381512, DOI10.1021/bi201284u, lire en ligne).
↑(en) George E. Briggs et John B. S. Haldane, « A Note on the Kinetics of Enzyme Action », Biochemical Journal, vol. 19, no 2, , p. 338-339 (PMID16743508, PMCID1259181).
↑Arren Bar-Even, Elad Noor, Yonatan Savir et Wolfram Liebermeister, « The Moderately Efficient Enzyme: Evolutionary and Physicochemical Trends Shaping Enzyme Parameters », Biochemistry, vol. 50, no 21, , p. 4402–4410 (ISSN0006-2960, DOI10.1021/bi2002289, lire en ligne, consulté le ).
↑(en) Nicholas C. Price, « What is meant by ‘competitive inhibition’? », Trends in Biochemical Sciences, vol. 4, no 11, , N272-N273 (DOI10.1016/0968-0004(79)90205-6, lire en ligne)
↑(en) J. F. Fisher, S. O. Meroueh et S. Mobashery, « Bacterial resistance to beta-lactam antibiotics: compelling opportunism, compelling opportunity », Chemical Reviews, vol. 105, no 2, , p. 395-424 (PMID15700950, DOI10.1021/cr030102i, lire en ligne)
↑ a et b(en) Douglas S Johnson, Eranthie Weerapana et Benjamin F Cravatt, « Strategies for discovering and derisking covalent, irreversible enzyme inhibitors », Future Medicinal Chemistry, vol. 2, no 6, , p. 949-964 (PMID20640225, DOI10.4155/fmc.10.21, lire en ligne)
↑(en) Akira Endo, « The discovery and development of HMG-CoA reductase inhibitors », Journal of Lipid Research, vol. 33, no 11, , p. 1569-1582 (PMID1464741, lire en ligne)
↑(en) Alexander Wlodawer et Jiri Vondrasek, « INHIBITORS OF HIV-1 PROTEASE: A Major Success of Structure-Assisted Drug Design1 », Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure, vol. 27, , p. 249-284 (PMID9646869, DOI10.1146/annurev.biophys.27.1.249, lire en ligne)
↑(en) S. Yoshikawa et W. S. Caughey, « Infrared evidence of cyanide binding to iron and copper sites in bovine heart cytochrome c oxidase. Implications regarding oxygen reduction », Journal of Biological Chemistry, vol. 265, no 14, , p. 7945-7958 (PMID2159465, lire en ligne)
↑(en) E. A. Meighen, « Molecular biology of bacterial bioluminescence », Microbiology and Molecular Biology Reviews, vol. 55, no 1, , p. 123-142 (PMID2030669, PMCID372803, lire en ligne)
↑(en) E. de Clerq, « Highlights in the Development of New Antiviral Agents », Mini Reviews in Medicinal Chemistry, vol. 2, no 2, , p. 163-175 (PMID12370077, DOI10.2174/1389557024605474)
↑(en) Roderick I. Mackie et Bryan A. White, « Recent Advances in Rumen Microbial Ecology and Metabolism: Potential Impact on Nutrient Output », Journal of Dairy Science, vol. 73, no 10, , p. 2971-2995 (PMID2178174, DOI10.3168/jds.S0022-0302(90)78986-2, lire en ligne)
↑(en) Nils Joakim Færgeman et Jens Knudsen, « Role of long-chain fatty acyl-CoA esters in the regulation of metabolism and in cell signalling », Biochemical Journal, vol. 33, no Part 1, , p. 1-12 (PMID9173866, PMCID1218279)
↑(en) Kenji Kamata, Morihiro Mitsuya, Teruyuki Nishimura, Jun-ichi Eiki et Yasufumi Nagata, « Structural Basis for Allosteric Regulation of the Monomeric Allosteric Enzyme Human Glucokinase », Structure, vol. 12, no 3, , p. 429-438 (PMID15016359, DOI10.1016/j.str.2004.02.005, lire en ligne)
↑(en) Philippe Froguel, Habib Zouali, Nathalie Vionnet, Gilberto Velho, Martine Vaxillaire, Fang Sun, Suzanne Lesage, Markus Stoffel, Jun Takeda, Philippe Passa, M. Alan Permutt, Jacques S. Beckmann, Graeme I. Bell et Daniel Cohen, « Familial Hyperglycemia Due to Mutations in Glucokinase — Definition of a Subtype of Diabetes Mellitus », The New England Journal of Medicine, vol. 328, no 10, , p. 697-702 (PMID8433729, DOI10.1056/NEJM199303113281005, lire en ligne)
↑(en) Shintaro Okada et John S. O'Brien, « Tay-Sachs Disease: Generalized Absence of a Beta-D-N-Acetylhexosaminidase Component », Science, vol. 165, no 3894, , p. 698-700 (PMID5793973, DOI10.1126/science.165.3894.698, lire en ligne)
↑(en) Heidi Erlandsen et Raymond C. Stevens, « The Structural Basis of Phenylketonuria », Molecular Genetics and Metabolism, vol. 68, no 2, , p. 103-125 (PMID10527663, DOI10.1006/mgme.1999.2922, lire en ligne)
↑(en) T. Flatmark et R. C. Stevens, « Structural Insight into the Aromatic Amino Acid Hydroxylases and Their Disease-Related Mutant Forms », Chemical Reviews, vol. 99, no 8, , p. 2137-2160 (PMID11849022, DOI10.1021/cr980450y, lire en ligne)
↑(en) Aaron Fieker, Jessica Philpott et Martine Armand, « Enzyme replacement therapy for pancreatic insufficiency: present and future », Clinical and Experimental Gastroenterology, vol. 4, , p. 55-73 (PMID21753892, DOI10.2147/CEG.S17634, lire en ligne)
↑(en) Benjamin Misselwitz, Daniel Pohl, Heiko Frühauf, Michael Fried, Stephan R. Vavricka et Mark Fox, « Lactose malabsorption and intolerance: pathogenesis, diagnosis and treatment », United European Gastroenterology Journal, vol. 1, no 3, , p. 151-159 (PMID24917953, PMCID4040760, DOI10.1177/2050640613484463, lire en ligne)
↑(en) J. E. Cleaver, « Defective Repair Replication of DNA in Xeroderma Pigmentosum », Nature, vol. 218, no 5142, , p. 652-656 (PMID5655953, DOI10.1038/218652a0, lire en ligne)
↑(en) V. Renugopalakrishnan, R. Garduño-Juárez, G. Narasimhan, C. S. Verma, X. Wei et Pingzuo Li, « Rational Design of Thermally Stable Proteins: Relevance to Bionanotechnology », Journal of Nanoscience and Nanotechnology, vol. 5, no 11, , p. 1759-1767 (PMID16433409, DOI10.1166/jnn.2005.441, lire en ligne)
↑(en) Lin Jiang, Eric A. Althoff, Fernando R. Clemente, Lindsey Doyle, Daniela Röthlisberger, Alexandre Zanghellini, Jasmine L. Gallaher, Jamie L. Betker, Fujie Tanaka, Carlos F. Barbas III, Donald Hilvert, Kendall N. Houk, Barry L. Stoddard et David Baker, « De novo computational design of retro-aldol enzymes », Science, vol. 319, no 5868, , p. 1387-1391 (PMID18323453, PMCID3431203, DOI10.1126/science.1152692, lire en ligne)
↑(en) Claudia Nowak, André Pick, Lénárd‐István Csepei et Volker Sieber, « Characterization of Biomimetic Cofactors According to Stability, Redox Potentials, and Enzymatic Conversion by NADH Oxidase from Lactobacillus pentosus », ChemBioChem, vol. 18, no 19, , p. 1944–1949 (ISSN1439-4227 et 1439-7633, DOI10.1002/cbic.201700258, lire en ligne, consulté le )
↑ a et b(en) Sun Y, Cheng J, « Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review », Bioresource Technology, vol. 83, no 1, , p. 1–11 (PMID12058826, DOI10.1016/S0960-8524(01)00212-7)
↑ a et b(en) Kirk O, Borchert TV, Fuglsang CC, « Industrial enzyme applications », Current Opinion in Biotechnology, vol. 13, no 4, , p. 345–351 (DOI10.1016/S0958-1669(02)00328-2)
↑(en) Dulieu C, Moll M, Boudrant J, Poncelet D, « Improved performances and control of beer fermentation using encapsulated alpha-acetolactate decarboxylase and modeling », Biotechnology Progress, vol. 16, no 6, , p. 958–65 (PMID11101321, DOI10.1021/bp000128k)
↑(en) Rodrigo Tarté, Ingredients in meat products : properties, functionality and applications, New York, Springer, , 419 p. (ISBN978-0-387-71327-4, lire en ligne), p. 177.
↑(en) Molimard P, Spinnler HE, « Review: Compounds Involved in the Flavor of Surface Mold-Ripened Cheeses: Origins and Properties », Journal of Dairy Science, vol. 79, no 2, , p. 169–184 (DOI10.3168/jds.S0022-0302(96)76348-8)
↑(en) Guzmán-Maldonado H, Paredes-López O, « Amylolytic enzymes and products derived from starch: a review », Critical Reviews in Food Science and Nutrition, vol. 35, no 5, , p. 373–403 (PMID8573280, DOI10.1080/10408399509527706)
↑(en) Alkorta I, Garbisu C, Llama MJ, Serra JL, « Industrial applications of pectic enzymes: a review », Process Biochemistry, vol. 33, no 1, , p. 21–28 (DOI10.1016/S0032-9592(97)00046-0)
↑(en) Bajpai P, « Application of enzymes in the pulp and paper industry », Biotechnology Progress, vol. 15, no 2, , p. 147–157 (PMID10194388, DOI10.1021/bp990013k)
↑(en) Begley CG, Paragina S, Sporn A, « An analysis of contact lens enzyme cleaners », Journal of the American Optometric Association, vol. 61, no 3, , p. 190-4 (PMID2186082)
↑Paul L. Farris, Roy L. Whistler (dir.) et James N. BeMiller (dir.), Starch Chemistry and Technology, Londres, Academic, , 3e éd., 894 p. (ISBN978-0-08-092655-1, lire en ligne), « Economic Growth and Organization of the U.S. Starch Industry ».
↑Payen et Persoz, « Mémoire sur la diastase, les principaux produits de ses réactions et leurs applications aux arts industriels », Annales de chimie et de physique, 2e série, t. 53, 1833, p. 73-92, consultable sur Google Books.
↑(en) Richard Willstätter, « Faraday lecture. Problems and methods in enzyme research », Journal of the Chemical Society (Resumed), , p. 1359-1381 (DOI10.1039/JR9270001359, lire en ligne)
↑(en) C. C. F. Blake, D. F. Koenig, G. A. Mair, A. C. T. North, D. C. Phillips et V. R. Sarma, « Structure of Hen Egg-White Lysozyme: A Three-dimensional Fourier Synthesis at 2 Å Resolution », Nature, vol. 206, no 4986, , p. 757-761 (PMID5891407, DOI10.1038/206757a0, lire en ligne)