Désaturase

Définition

Une désaturase est une enzyme qui peut transférer des électrons d'une molécule à une autre et ainsi dé-saturer le substrat, en installant une liaison multiple. Puisque les acides gras désaturases oxydent une molécule et en réduisent une autre, ils appartiennent à la famille de protéines des oxydoréductases. La définition est développée pour le phytoène.

Une molécule de 15-Cis-phytoène désaturase :

Les phytoènes désaturases de type végétal sont des enzymes impliquées dans la biosynthèse des caroténoïdes chez les plantes et les cyanobactéries. Ici, un exemple avec le riz Oryza sativa.

Explications

Les désaturases introduisent des doubles liaisons dans les acides gras, mais aussi dans d'autres molécules à longues chaînes hydrocarbonées, telles que le carotène. Le nom "désaturase" fait référence au fait qu'elles convertissent un composé saturé (en position delta) de la molécule cible en un composé insaturé. Les enzymes désaturases introduisent principalement des doubles liaisons dans les molécules d'acides gras, mais aussi dans d'autres composés organiques à longues chaînes carbonées, tels que le bêta-carotène.

Les désaturases sont désignées par la position à laquelle elles se dé-saturent. Par exemple, les humains manquent de Δ12-désaturase (la désaturase qui réduit les acides gras en position 12). Par conséquent, l'acide linoléique, qui possède une double liaison (un total de deux, un à 9 et un à 12), est un acide gras essentiel car il ne peut être produit par le corps lui-même.

⭐ Dans les molécules organiques, on appelle des liaisons simples saturées, car les atomes impliqués dans la liaison ne peuvent plus créer de liaisons. Les doubles et triples liaisons, par contre, sont dites insaturées (ici, les atomes impliqués peuvent subir une liaison supplémentaire).

Les enzymes du groupe des désaturases sont généralement indiquées par l'emplacement où ils agissent sur la chaîne des acides gras tels que "cis-delta-9" ou "delta-12".

Phytoène désaturase

Les 15-cis-phytoènes désaturases (PDS, phytoène désaturases de type végétal) (EC 1.3.5.5, 15-cis-phytoène : plastoquinone oxydoréductase) sont des enzymes impliquées dans la biosynthèse des caroténoïdes chez les plantes et les cyanobactéries. Les phytoène désaturases sont des enzymes liées à la membrane localisées dans les plastides et introduisent deux doubles liaisons dans leur phytoène substrat incolore par déshydrogénation et isomérisent deux doubles liaisons supplémentaires. Cette réaction déclenche une voie biochimique faisant appel à trois autres enzymes (zéta-carotène isomérase, zéta-carotène désaturase et carotène cis-trans-isomérase) appelée voie poly-cis et conduit au lycopène de couleur rouge. La phytoène désaturase homologue trouvée dans les bactéries et les champignons (CrtI) convertit directement le phytoène en lycopène par une voie tout trans.

Le PDS convertit le 15-cis-phytoène en 9,15,9'-tri-cis-4-carotène par réduction du cofacteur de FAD des enzymes liées. Cette conversion introduit deux doubles liaisons supplémentaires aux positions 11 et 11'anbsp;de la chaîne carbonée et isomérise deux doubles liaisons adjacentes déjà existantes aux positions 9 et 9' de trans à cis. Les électrons impliqués dans la réaction sont ensuite transférés sur la plastoquinone et sur l'oxydase terminale du plastide PTOX, couplant ainsi la désaturation à la réduction en oxygène. ⭐ La perturbation de cette étape de biosynthèse entraîne un albinisme et un retard de croissance de la plante.

La perturbation de la fonction PDS peut être obtenue en blanchissant des herbicides tels que le norflurazone et la fluridone. Ces inhibiteurs occupent la poche de liaison de la plastoquinone au sein de l'enzyme, le bloquant ainsi de sa fonction.En raison des effets évidents de la perturbation du PDS chez les plantes, le gène correspondant a été ciblé afin de mettre en évidence une édition génomique réussie dans des fruits tels que les pommes, le raisin ou les bananes utilisant les systèmes CRISPR / Cas9. Dans le riz, le PDS naturel a été complété par son homologue bactérien pour créer du riz doré et augmenter ainsi la teneur en β-carotène de l'endosperme du riz.

Il existe plusieurs phytoènes désaturases :

• les phytoènes désaturases formant du lycopène (4 étapes) : sont des enzymes présentes dans les archées, les bactéries et les champignons qui sont impliqués dans le carotène. biosynthèse. Ils catalysent la conversion du 15-cis-phytoène incolore en un lycopène rouge vif dans une voie biochimique appelée voie poly-trans. Le même processus chez les plantes et les cyanobactéries utilise quatre enzymes distinctes dans une voie poly-cis. Il a été démontré que les phytoène désaturases bactériennes ont besoin de FAD en tant que cofacteur pour leur fonction.
• les phytoènes désaturases formant du neurosporène (3 étapes) : sont des enzymes de nom systématique 15-cis-phytoène : accepteur oxydée. Cette enzyme est impliquée dans la biosynthèse des caroténoïdes.
• les phytoènes désaturases formant du zéta-carotène (2 étapes) : sont des enzyme portant le nom systématique de 15-cis-phytoène : accepteur oxydoréductase. L'enzyme est impliquée dans la biosynthèse des caroténoïdes.
• les phytoènes désaturases formant du 3,4-didéshydrolycopène (5 étapes) : sont des enzymes de nom systématique 15-cis-phytoène : accepteur oxydoréductase.Cette enzyme est impliquée dans la biosynthèse des caroténoïdes.

Acide gras désaturase

Les désaturases des acides gras sont des enzymes qui catalysent l'insertion d'une double liaison en position delta des acides gras. Il semble exister deux familles distinctes de désaturases d'acides gras qui ne semblent pas être liées à l'évolution :

• La famille 1 (oméga-désaturase) est composée de : Stéaroyl-CoA désaturase (SCD).
• La famille 2 (delta-désaturase) est composée de :
  • Désaturases d'acides gras bactériens.
  • Désaturase végétale de stéaroylacyle-porteur-protéine, cette enzyme catalyse l'introduction d'une double liaison à la position delta-9 de steraoyl-ACP pour produire de l'oléoyl-ACP. Cette enzyme est responsable de la conversion des acides gras saturés en acides gras insaturés dans la synthèse des huiles végétales.
  • Désaturase cyanobactérienne DesA, une enzyme qui peut introduire une seconde double liaison cis à la position delta-12 de l'acide gras lié aux glycérolipides des membranes. DesA est impliqué dans la tolérance au froid; la température de transition de phase des lipides des membranes cellulaires étant dépendante du degré d'insaturation des acides gras des lipides membranaires.

Cette région conservée se trouve dans la partie C-terminale des enzymes de la famille 1; cette région est riche en résidus d'histidine et en résidus aromatiques.

Les vertébrés sont incapables de synthétiser des acides gras polyinsaturés car ils ne possèdent pas les désaturases d'acides gras nécessaires pour "convertir l'acide oléique (18 : 1n -9) en acide linoléique (18 : 2 n -6) et en acide α-linolénique (18 : 3n -3) ". ✅ L'acide linoléique et l'acide α-linolénique sont essentiels à la santé et au développement de l'homme.

✅ La désaturase des acides gras apparaît dans tous les organismes : par exemple, les bactéries, les champignons, les plantes, les animaux et les humains. Quatre désaturases sont présentes chez l'homme : la Δ9 désaturase, la Δ6 désaturase, la Δ5 désaturase et la Δ4 désaturase.

Delta-6, delta-5 et delta-4 désaturase

Dans la biosynthèse des acides gras oméga-3 et oméga-6, une enzyme élongase fonctionne avec différentes enzymes désaturases (delta-6-désaturase, delta-5-désaturase, delta-4-désaturase) où une double liaison est incorporée plusieurs fois.

Delta-9 désaturase

L'enzyme delta-9 désaturase est spécifique du site delta-9 et elle est efficace pour les acides gras à différentes longueurs de chaîne. Les acides gras saturés, l'acide stéarique et l'acide palmitique, sont ainsi convertis en acides gras monoinsaturés, respectivement l'acide oléique et l'acide palmitoléique (acide cis-delta-9-hexadécénoïque). La stéaroyl-CoA Désaturase (SCD) est un nom plus complet de la delta-9 désaturase. L'acide laurique saturé est converti par la delta-9-désaturase en acide insaturé cis-delta-9-dodécénique 12 : 1n-3.

Delta-12 désaturase

L'introduction d'une deuxième double liaison a lieu par une autre enzyme désaturase. La delta-12 désaturase forme un acide gras à partir d'acide oléique avec deux liaisons insaturées (acide linoléique). Dans le métabolisme humain, la delta-12 désaturase est absente. L'acide linoléique, qui possède une double liaison (deux au total, un en 9^ème et un en 12^ème), est donc un acide gras essentiel. L'acide linoléique doit donc être présent dans l'alimentation.

Oméga désaturase

L'oméga désaturase indique que la double liaison est créée à une position fixe à partir de l'extrémité méthyle d'une chaîne d'acides gras. Par exemple, la Atur 3 désaturase crée une double liaison entre le troisième et le quatrième atome de carbone à partir de l'extrémité méthyl. En d'autres termes, il crée un acide gras oméga-3.

En rapport avec "désaturase"

• carotène

  

  Le carotène désigne un pigment terpénique, un xanthophylle rouge, orangé à jaune, notamment trouvé dans les carottes.

• enzyme

  

  Une enzyme est un catalyseur biologique, presque toujours une protéine. Elle accélère le déroulement d'une réaction chimique spécifique dans la cellule.

• phytoène

  

  Le phytoène est un tétraterpène incolore à 40 atomes de carbone. C'est un intermédiaire, un précurseur, de la synthèse biologique des caroténoïdes chez...