Aconitase

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L’aconitase, ou aconitate hydratase, est une lyase qui catalyse la réaction :

Citrat.svg        H2O + Cis-Aconitat.svg        Isocitrat.svg
Citrate   cis-Aconitate   Isocitrate

Cette enzyme intervient notamment dans le cycle de Krebs pour réaliser l'isomérisation stéréospécifique du citrate en isocitrate via le cis-aconitate[2],[3],[4]. La réaction d'isomérisation implique une déshydratation suivie d'une réhydratation afin de translater l'atome d'oxygène de l'hydroxyle de part et d'autre d'une double liaison transitoire.

Mécanisme réactionnel de l'aconitase illustrant la formation et la propagation de la double liaison.

Contrairement à la plupart des protéines fer-soufre, qui fonctionnent comme transporteurs d'électrons, le centre fer-soufre de l'aconitase réagit directement avec le substrat de l'enzyme.

Structure[modifier | modifier le code]

L'aconitase présente deux configurations légèrement différentes selon qu'elles activée ou inactivée[5],[6].

La forme inactive contient quatre domaines[5]. Seuls les trois premiers domaines à partir de l'extrémité N-terminale interagissent étroitement avec les centre [3Fe-4S], mais le site actif fait intervenir des résidus des quatre domaines, y compris le grand domaine C-terminal. Le centre Fe-S et un anion SO42– se logent également dans le site actif[5].

Lorsque l'enzyme est activée, elle acquiert un atome de fer supplémentaire pour former un centre [4Fe-4S][6],[7], tandis que la structure du reste de l'enzyme demeure quasiment inchangée, avec une translation des autres atomes n'excédant pas 10 pm[6].

Régulation[modifier | modifier le code]

L'aconitase a un centre actif [Fe4S4]2+ qui peut se convertir en une forme inactive [Fe3S4]+. Trois résidus de cystéine ont été identifiés comme ligands du centre [Fe4S4]. Dans la forme active de ce cluster, le cation de fer labile est coordonné à des molécules d'eau et non à des résidus de cystéine de l'enzyme.

Activation du centre [Fe3S4]+ tétraédrique en centre [Fe4S4]2+ octaédrique.

L'aconitase est inhibée par l'anion fluoroacétate FCH2COO-, présent notamment dans le fluoroacétate de sodium FCH2COONa, qui agit donc comme un poison. Le centre fer-soufre est très sensible à l'oxydation par les anions superoxyde O2-[8].

Dénominations alternatives[modifier | modifier le code]

Isoenzymes[modifier | modifier le code]

Il existe plusieurs isoenzymes de l'aconitase :

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) H. Lauble, M. C. Kennedy, H. Beinert et C. D. Stout, « Crystal structures of aconitase with trans-aconitate and nitrocitrate bound », J. Mol. Biol., vol. 237, no 4,‎ , p. 437-451 (PMID 8151704, DOI 10.1006/jmbi.1994.1246)
  2. (en) H. Beinert, M. C. Kennedy, « Aconitase, a two-faced protein: enzyme and iron regulatory factor », FASEB J., vol. 7, no 15,‎ , p. 1442-1449 (PMID 8262329)
  3. (en) D. H. Flint, R. M. Allen, « Iron-Sulfur Proteins with Nonredox Functions », Chem. Rev., vol. 96, no 7,‎ , p. 2315-2334 (PMID 11848829, DOI 10.1021/cr950041r)
  4. (en) H. Beinert, M. C. Kennedy, C. D. Stout, « Aconitase as Iron-Sulfur Protein, Enzyme, and Iron-Regulatory Protein », Chem. Rev., vol. 96, no 7,‎ , p. 2335-2374 (PMID 11848830, DOI 10.1021/cr950040z)
  5. a, b et c (en) A. H. Robbins et C. D. Stout, « The structure of aconitase », Proteins, vol. 5, no 4,‎ , p. 289-312 (PMID 2798408, DOI 10.1002/prot.340050406, lire en ligne)
  6. a, b et c (en) A. H. Robbins et C. D. Stout, « Structure of activated aconitase: formation of the [4Fe-4S] cluster in the crystal », Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 86, no 10,‎ , p. 3639-3643 (PMID 2726740, PMCID 287193, DOI 10.1073/pnas.86.10.3639, lire en ligne)
  7. (en) H. Lauble, M. C. Kennedy, H. Beinert et C. D. Stout, « Crystal structures of aconitase with isocitrate and nitroisocitrate bound », Biochemistry, vol. 31, no 10,‎ , p. 2735-2748 (PMID 1547214, DOI 10.1021/bi00125a014, lire en ligne)
  8. (en) P. R. Gardner, « Aconitase: sensitive target and measure of superoxide », Meth. Enzymol., vol. 349,‎ , p. 9-23 (PMID 11912933, DOI 10.1016/S0076-6879(02)49317-2)
  9. a et b (en) D. B. Mirel, K. Marder et al., « Characterization of the human mitochondrial aconitase gene (ACO2) », Gene, vol. 213, no 1-2,‎ (ISSN 0378-1119, DOI 10.1016/S0378-1119(98)00188-7)
  10. (en) M. A. Hooks, J. W. Allwood et al., « Selective induction and subcellular distribution of ACONITASE 3 reveal the importance of cytosolic citrate metabolism during lipid mobilization in Arabidopsis », Biochem. J., vol. 463, no 2,‎ , p. 309--317 (PMID 25061985, DOI 10.1042/BJ20140430)

Articles connexes[modifier | modifier le code]