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RÉSUMÉ
Les organismes acellulaires, unicellulaires ou pluricellulaires disposent de nombreuses enzymes réalisant diverses réactions biochimiques spécifiques contribuant au développement de ces organismes vivants. Cet article consacré à l’enzymologie fonctionnelle présente les principales enzymes impliquées dans la réplication et l’expression des gènes. Ces molécules permettent la biosynthèse d’acides nucléiques et de protéines à partir du matériel génétique, qu’il s’agisse d’Acide Désoxyribonucléique (ADN) ou d’Acide Ribonucléique (ARN). La première partie de l'article présente des tableaux non exhaustifs de la classification générale des enzymes, indispensable pour une vue d’ensemble de leur importance dans le monde vivant.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Julien DUMOND : Docteur en virologie enzymologie - Consultant en entreprises pharmaceutiques, Metz, France
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Serge KIRKIACHARIAN : Docteur ès sciences physiques, Pharmacien - Professeur émérite de chimie thérapeutique de la faculté des sciences pharmaceutiques et biologiques de l’université Paris-Sud - Praticien hospitalier chef de service honoraire des hôpitaux de Paris, France
INTRODUCTION
Les notions de biologie et de biochimie présentées dans cet article, ainsi que dans les articles [PHA 1 512] [PHA 1 514] [PHA 1 516], font intervenir de nombreuses enzymes indispensables au fonctionnement du vivant.
Les premières enzymes étudiées dans cet article sont celles impliquées dans la réplication et l’expression des gènes au sein de différents organismes vivants ou acellulaires.
Au préalable, comme le nombre des enzymes répertoriées est très important, un système de classification a été établi. La première partie de l’article est consacrée à expliciter et à détailler ce classement élaboré par l’Union internationale de biochimie et de biologie moléculaire qui répertorie sept familles principales d’enzymes en fonction de la réaction catalysée et selon les codes de la Commission Enzyme (code EC) :
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EC 1 : oxydoréductases,
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EC 2 : transférases,
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EC 3 : hydrolases,
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EC 4 : lyases,
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EC 5 : isomérases,
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EC 6 : ligases,
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EC 7 : translocases.
Si cette classification est pratique, en première lecture, pour répertorier une enzyme et analyser les molécules proches au niveau catalytique, elle ne permet ni de préciser son rôle dans la vie cellulaire de l’organisme ni de caractériser les enzymes avec lesquelles elle est en relation directe.
La classification peut être reprise avec des détails allant de l’expression des gènes jusqu’aux relations que l’enzyme peut créer avec d’autres molécules [PHA 1 516], en passant par la localisation cellulaire de l’enzyme [PHA 1 512] et [PHA 1 514] et les mutations pouvant se produire dans sa structure primaire [PHA 1 516]. L’étude des problèmes d’expression de ces entités moléculaires constitue un domaine important [PHA 1 516].
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Réplication et expression des gènes chez les eucaryotes
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3. ADN et ARN polymérases bactériennes – Traduction et opérons
3.1 Réplication
Les procaryotes bactériens possèdent souvent un seul chromosome circulaire non associé à des protéines histones. Les travaux sur la réplication ont principalement porté sur l’espèce Escherichia coli. Ils ont permis d’obtenir des informations générales concernant les processus réplicatifs chez les Bacteria. La réplication consiste à dupliquer la molécule d’ADN bicaténaire afin de donner rigoureusement la même information génétique à deux cellules filles. C’est un processus semi-conservatif, où chaque molécule d’ADN fille bicaténaire conserve un brin de la molécule mère. La synthèse du brin d’ADN néosynthétisé (polymérisation de nucléotides) à partir du brin lu qui sert de matrice est possible grâce à la complémentarité entre bases azotées nucléotidiques de l’ADN. Les bases azotées complémentaires sont maintenues par des liaisons faibles hydrogène. La thymine (T) est complémentaire de l’adénine (A) et la cytosine (C) est complémentaire la guanine (G).
Plusieurs enzymes ou complexes enzymatiques ont été identifiés pour catalyser les réactions liées à la réplication bactérienne :
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l’ADN polymérase III (EC 2) correspond au principal complexe enzymatique responsable de la polymérisation des nucléotides, les sous-unités protéiques principales sont codées par les gènes polC (dnaE), dnaQ (mutD), dnaN, dnaX et holA-E ;
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l’ADN polymérase I (EC 2) excise les amorces ARN et complète les trous, elle est codée par le gène polA ;
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l’hélicase (EC 3) participe au déroulement de la double hélice...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - MCDONALD (A.G.), BOYCE (S.), MOSS (G.P.), DIXON (H.B.), TIPTON (K.F.) - ExplorEnz: a MySQL database of the IUBMB enzyme nomenclature. - BMC Biochem., 27, 8-14 (2007).
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(2) - Site internet : - https://www.enzyme-database.org/class.php
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(3) - LWOFF (A.) - The classification of viruses. - Annual Review of Microbiology, 20, 45-74 (1966)
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(4) - BALTIMORE (D.) - Classification des virus. - Prix Nobel de Médecine et de Physiologie (1975).
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(5) - MADIGAN (M.), MARTINKO (J.) - Livre Brock 11e édition. - Biologie des micro-organismes. Pearson France (2007).
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(6) - CHOI (K.H.) - Viral polymerases. - Adv. Exp. Med. Biol., 726, 267-304 (2012).
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