Céruloplasmine

Définition

La céruloplasmine, ou la céruléoplasmine, est une enzyme de la classe des oxydoréductases qui catalyse l'oxydation des ions ferreux en ions ferriques pour leur transport par les transferrines. Elle est couramment appelée ferroxydase I.

La céruloplasmine, une enzyme de type ferroxidase, est le principal transporteur de protéines du cuivre dans le sang, participe au métabolisme du fer, est bleu et ressemble beaucoup à l'hémocupreine de Mann et Keilin. Elle a été décrite pour la première fois en 1948 par Holmberg et Laurell.

Une molécule de céruloplasmine (ferroxydase) :

La réaction catalysée par la céruloplasmine entraîne l'oxydation du fer qui se produit conjointement avec la réduction de quatre électrons d'oxygène diatomique.

Explications

La céruloplasmine est une &alpha₂-globuline plasmatique comportant 8 atomes de cuivre et de poids moléculaire 151 kDa.

Fonction

C'est une cuproprotéine avec une activité enzymatique synthétisée dans le foie mais on a également signalé une expression extra-hépatique dans le cerveau, les poumons, la rate et les testicules, contenant 6 atomes de cuivre dans sa structure. La céruloplasmine transporte plus de 95 % du cuivre dans notre plasma; le pourcentage restant est porté par l'albumine, qui peut être confondue quant à son importance dans le transport du cuivre, car il lie le cuivre plus faiblement que la céruloplasmine. La céruloplasmine montre une activité oxydase dépendante du cuivre, qui est associée à l'oxydation possible de Fe²⁺ (ferreux) en Fe³⁺ (ferrique), de sorte que son transport dans le plasma est associé à la transferrine, qui ne peut porter que le fer dans son état ferrique. Il a également des fonctions telles que l'oxydation de la sérotonine, de l'épinéphrine et de la norépinéphrine.

Aucune de ces fonctions n'est mutuellement exclusive et on ne sait pas si les sites pour les différentes fonctions sont situés séparément le long de la chaîne polypeptidique ou non. Le poids moléculaire de la céruloplasmine humaine a été estimé à 132 kDa et la teneur en hydrates de carbone entre 7 et 8 %.

Structure

Les premiers cristaux de céruloplasmine ont été synthétisés en 1960. En 1996, la structure tridimensionnelle de la molécule avec une résolution de 3,1 Å a été obtenue pour la première fois par diffraction des rayons X. La céruloplasmine est un pseudohexamère formé de six domaines liés par un axe triple. -Cristallographique. L'organisation structurelle de chaque domaine est typique des cuprédoxines. Les domaines contiennent un canon β avec une longue boucle entre la première et la dernière feuille β qui recouvrent la partie supérieure du canon. La présence de ces liaisons longues et flexibles qui ne forment pas de fortes liaisons avec le centre compact sur la surface moléculaire, sont apparemment responsables de la haute sensibilité de la céruloplasmine à la dégradation protéolytique.

La céruloplasmine contient trois sites mononucléaires de type T1 à liaison cuivrée situés dans les domaines par 2, 4 et 6. Les sites dans les domaines 4 et 6 sont les sites typiques de cuivre bleu avec deux histidines et un liant de cystéine et une méthionine. La céruloplasmine est unique parmi les autres oxydases avec de multiples centres de cuivre pour cette raison et où le seul site de cuivre T1 dans le domaine 6 est absolument nécessaire pour que la céruloplasmine exerce son action catalytique. Les distances entre les ions de cuivre dans les domaines pairs est d'environ 18 Å, tombent dans la gamme pour un transport électronique efficace.

Il a été proposé que les domaines 2 et 4 puissent fournir un transfert électronique plus lent permettant l'oxydation de plus d'une molécule de substrat en même temps. De cette manière, un transfert plus efficace de quatre électrons à la molécule d'oxygène diatomique peut être effectué. Le centre du cuivre trinucléaire composé de deux cations de type 3 et d'un type 2 contient un mélange d'états mais l'espèce dominante est celle qui possède un épi diatomique lié au centre trinucléaire.

Pertinence clinique

Comme toute autre protéine dans le plasma, les niveaux de baisse chez un patient ayant des problèmes de foie, car leur capacité à les synthétiser est réduite. Elle peut aussi être due à une consommation de cuivre insuffisante (relativement faible) ou à une réduction de l'expression génique, ou à des problèmes de transport du cuivre pour achever la synthèse de l'enzyme, car celle-ci, sous sa forme apoenzymatique, est très instable sans cuivre, de sorte que l'apoceruloplasmine (l'enzyme sans son cofacteur) se dégrade de façon intracellulaire dans les hépatocytes et le peu qui est libéré dans le sang ne dure que 5 heures, par rapport à la normale qui est de 5,5 jours dans son état complet : holocéruloplasmine.

Carence

Lorsque des niveaux inférieurs au taux normal de céruloplasmine dans le sang sont constatés, plusieurs pathologies peuvent survenir, comme la maladie de Wilson, une maladie héréditaire qui consiste en l'accumulation de cuivre dans les tissus lorsque la céruloplasmine ne peut se combiner avec le plasma. Une autre maladie caractéristique est la maladie de Menkes ou le syndrome stéréotypé des poils héréditaires qui consiste en une accumulation excessive dans le foie et se caractérise par une peau ridée sur le cou et des cheveux fins et décolorés.

Les mutations génétiques de l'enzyme produisent une maladie rare chez l'homme, l'acéruloplasminémie, qui provoque une hyperferritinémie, caractérisée par une surcharge en fer dans le cerveau, entraînant des problèmes neurologiques, dans le pancréas et la rétine causant la cirrhose et la perte de vision respectivement. Les résultats cliniques du diabète, de la dégénérescence rétinienne et de la neurodégénérescence associés à l'accumulation de fer dans les tissus des patients atteints d'acéruloplasminémie indiquent une relation évidente entre la céruloplasmine et le métabolisme du fer.

Excès

Lorsque les niveaux au-dessus de la normale sont présents, ils peuvent indiquer ou être observés pendant la grossesse, l'utilisation de pilule contraceptive, la polyarthrite rhumatoïde, l'angine de poitrine, la maladie d'Alzheimer, etc. Des études récentes ont montré que les patients atteints de schizophrénie ont des taux de céruloplasmine au-dessus des contrôles sains. Une évaluation des concentrations de céruloplasmine est également utile comme indicateur pour estimer le risque cardiovasculaire.

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