Hydrolase

Définition

Une hydrolase est un type d'enzyme qui catalyse une hydrolyse d'une liaison chimique, une dilution aqueuse avec l'eau H2O. Chez l'homme Homo sapiens, plus ou moins 419 hydrolases sont connues comme actives dans le corps.

Les hydrolases sont des enzymes qui clivent hydrolytiquement des esters, des éthers, des peptides, des glycosides, des anhydrides d'acide ou des liaisons CC dans une réaction réversible. Ils forment le troisième groupe de la classification CE des enzymes. Leurs représentants comprennent des peptidases, des nucléases, des phosphatases, des glycosidases, des estérases. Un proche est, par exemple, une endolysine.

Comparaison entre hydrolase et transférase :

En haut, une hydrolase; en bas, une transférase.

Explications

Pour identifier les principes qui confèrent la spécificité de la réaction de transférase par rapport à l'hydrolase, deux enzymes qui utilisent des appareils catalytiques très similaires ont été utilisées pour catalyser la transglycosylation (une réaction de transférase) ou l'hydrolyse des liaisons α-1,3-glucanes dans le tétrasaccharide cyclique cycloalternane.

La nomenclature systématique se dénomme à ces enzymes comme substrat d'hydrolase; cependant, la nomenclature traditionnelle des substrats est encore utilisée. Par exemple, l'acide nucléique hydrolase est connue sous le nom de nucléase. Les enzymes digestives appartiennent à cette catégorie. Par exemple, la pectinase a le numéro EC 3.2.1.15. La classification des enzymes par numéro CE place les hydrolases dans la catégorie EC 3. Il existe également 13 sous-classes supplémentaires, constituées sur la base du type de liaison hydrolysée par l'enzyme.

Par exemple, une enzyme qui catalyse la réaction suivante sera une hydrolase : A-B + H₂O → A-OH + B-H.

Voir aussi la phosphorylase, les amidases, amylases, ATPases, ATP synthases, lactase, pepsines, trypsines, uréase, carboxypeptidase, chymotrypsine, désoxyribonucléase (DNAse).

✅ L'altération de la synthèse de cette classe chimique d'enzymes, généralement sur une base génétique, détermine une série de pathologies appartenant au groupe hétérogène des maladies de stockage lysosomales.

Trafic intracellulaire

Les hydrolases et les protéines membranaires lysosomales sont délivrées aux lysosomes à partir de la névralgie du trijumeau (TGN, via les endosomes tardifs), tandis que les substances destinées à la digestion sont fournies aux lysosomes par trois voies différentes : l'endocytose, l'autophagie et la phagocytose. Les protéines membranaires lysosomales et les hydrolases sont d'abord synthétisées dans le RE rugueux, puis transportées vers le TGN.

Dans le TGN, ils sont emballés dans des vésicules de transport, qui sont d'abord délivrées aux endosomes tardifs, puis aux lysosomes. Des mécanismes de ciblage spécifiques garantissent que ces vésicules transportent les protéines lysosomales tout en excluant les autres. Dans le cas des hydrolases lysosomales, ce mécanisme repose sur la reconnaissance sélective d'un tag mannose 6-phosphate (M6P), marqueur unique des protéines destinées aux lysosomes. Le M6P est ajouté spécifiquement aux oligosaccharides N-liés des enzymes lysosomales solubles lorsqu'ils traversent la lumière du TGN. Le signal pour ajouter M6P spécifiquement à une glycoprotéine est la présence d'un motif dans sa séquence primaire connue sous le nom de "signal dispatch".

L'action séquentielle de deux enzymes catalyse plus tard l'addition de M6P aux hydrolases lysosomales. La première est la GlcNAc phosphotransférase, qui se lie à l'hydrolase et ajoute le GlcNAc-phosphate à un ou deux résidus de mannose sur chaque chaîne oligosaccharidique. La deuxième enzyme élimine le résidu GlcNAc, laissant un M6P derrière.

La plupart des hydrolases contiennent plusieurs oligosaccharides, se terminant ainsi par plusieurs M6P. Cela semble faciliter le signal de haute affinité des hydrolases lysosomales pour le récepteur M6P. Un récepteur M6P dans le TGN reconnaît et se lie au M6P du côté luminal et aux adaptines du côté cytosolique de l'assemblage des fosses recouvertes de clathrine dans l'appareil de Golgi. Cela permet l'emballage sélectif des protéines dirigées lysosomales dans le TGN pour le transport vers un endosome tardif sous la forme de vésicules recouvertes de clathrine.

Le mécanisme de récupération du récepteur M6P ressemble à celui précédemment décrit pour le récepteur H/KDEL. La liaison optimale du récepteur M6P au M6P existe à un pH de 6,5 à 6,7, le pH trouvé dans le TGN. Lorsque les vésicules de transport arrivent au niveau des endosomes tardifs, le pH est abaissé par l'action des pompes H⁺. L'affinité du récepteur M6P pour ses ligands est réduite à des pH acides, ce qui fait que le récepteur M6P libère le M6P dans l'endosome tardif. En conséquence, le transport des hydrolases lysosomales intervient de manière unidirectionnelle.

Une fois que le récepteur M6P libère des hydrolases porteuses de M6P, le récepteur peut être renvoyé au TGN pour être réutilisé. Le transport du récepteur M6P vers le TGN ou l'endosome tardif repose sur des peptides signal sur la région de queue cytoplasmique du récepteur M6P.

Dans certaines circonstances, les hydrolases lysosomales peuvent ne pas être correctement emballées dans le TGN, elles entrent donc dans la voie par défaut vers la surface cellulaire, où elles sont sécrétées. Bien que ces hydrolases fassent peu de mal au pH presque neutre de la plupart des fluides extracellulaires, elles peuvent également être renvoyées aux lysosomes par une voie connue sous le nom d'endocytose médiée par les récepteurs.

Dans cette voie, les récepteurs M6P sont envoyés à la membrane plasmique, où ils se lient aux hydrolases lysosomales échappées et les ramènent aux lysosomes via les endosomes précoces et tardifs. L'endocytose médiée par les récepteurs est une composante majeure des voies endocytaires pour le trafic des protéines membranaires et mérite une considération plus détaillée.

Hydrolase acide

L'hydrolase acide lysosomale qui hydrolyse les esters d'acide phosphorique joue un rôle important dans l'absorption et le métabolisme des glucides, des nucléotides et des phospholipides.

Alors que les hydrolases acides solubles sont transportées vers les lysosomes ou les vacuoles via des endosomes tardifs, de nombreuses protéines transmembranaires sont transportées directement du TGN vers les lysosomes ou les vacuoles dans des vésicules générées par le complexe tétramérique AP-3. AP-3 est un effecteur Arf1, et il semble ne pas interagir avec la clathrine, ce qui suggère que AP-3 a des propriétés à la fois d'adaptateur et de manteau. Comme AP-1, AP-3 reconnaît les signaux peptidiques dans les queues cytosoliques des protéines transmembranaires.

Les hydrolases acides sont les produits glycoprotéiques de 40 à 50 gènes nucléaires non liés. Ils subissent une forme unique de traitement post-traductionnel par lequel ils acquièrent le marqueur de reconnaissance du mannose 6-phosphate (Man 6-P) qui les cible vers les lysosomes. La biosynthèse, le tri et le transport de ces produits géniques vers les lysosomes dans les cellules normales impliquent trois niveaux de reconnaissance.

Premièrement, les hydrolases acides sont séparées, comme toutes les autres glycoprotéines sécrétoires, par la machinerie de reconnaissance de séquence signal qui conduit à la traduction de leurs ARN messagers sur les ribosomes liés à la membrane, leur ségrégation dans l'espace cisternal du réticulum endoplasmique et leur glycosylation co-traductionnell
.

Les hydrolases acides, comme de nombreuses autres glycoprotéines de surface cellulaire et de sécrétion, contiennent principalement des oligosaccharides liés à l'asparagine. Ces oligosaccharides sont de trois types généraux, appelés à haute teneur en mannose, hybrides ou complexes

En rapport avec "hydrolase"

• acyl-hydrolase

  

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