Coenzyme

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A l'exception des hydrolases, la plupart des enzymes sont constituées de deux éléments :

une apoenzyme, de nature protéique^[1], donc codé par le génome, impliquée dans la reconnaissance du substrat et sa liaison,
un cœnzyme, molécule organique de petite taille de nature non protéique.

La combinaison du cœnzyme et de l'apoenzyme forme l'hétéroenzyme (enzyme complète).

[modifier] Caractéristiques

Les cœnzymes favorisent l'activité de l'enzyme, et sont même souvent indispensables. Beaucoup ne sont pas synthétisés par tous les êtres vivants, ce sont des facteurs de croissance ou des vitamines. Chez l'homme et les organismes supérieurs, le cœnzyme doit être apporté par l'alimentation tandis que chez les procaryotes, il existe des chaînes biosynthétiques permettant à la cellule de synthétiser tous les coenzymes nécessaires à leur survie à partir d'une source de carbone (glucide le plus fréquemment). Les chaînes de synthèse des cœnzymes sont souvent très complexes, faisant intervenir plus d'une dizaine d'étapes. Un exemple de cœnzyme qui ne soit pas une vitamine est donné par les complexes ferroporphyriques dont l'apoenzyme est un cytochrome (p450 par exemple) et dont la chaîne biosynthétique est conservée chez l'homme. Il existe une vingtaine de cœnzymes, pour plus de deux mille enzymes : la spécificité de la réaction dépend uniquement de l'apoenzyme et non du coenzyme. À l'inverse des substrats qui sont transformés en produit durant la réaction enzymatique, les cœnzymes finissent toujours par retrouver leur état initial, parfois lors d'une seconde réaction enzymatique.

Dans leur structure chimique, les cœnzymes sont, pour la plupart, riches en électrons π (par un ou plusieurs noyaux cycliques) qui leur confère leur pouvoir catalytique.

Ils réagissent stœchiométriquement (mole à mole) à la réaction enzymatique.

[modifier] Deux types de cœnzymes

Les réactions auxquelles participent les cœnzymes sont des réactions de transfert (d'électrons, de protons, de groupement phosphate etc.) Ils servent d'accepteur temporaire. On distingue :

Les cœnzymes activateurs ou groupements prosthétiques

Les groupements prosthétiques sont fortement liés à l'apoenzyme par des liaisons covalentes. Ils ne se détachent pas de l'apoenzyme au cours de la réaction (exemple : FAD). L'enzyme elle-même les remets en état initial.

Les cœnzymes transporteurs

Les cœnzymes transporteurs ou cosubstrats : ils se dissocient facilement de l'apoenzyme. Le cœnzyme ne retrouve son état initial que lors d'une seconde réaction faisant intervenir une deuxième enzyme (exemple : NAD, ATP). Quand l'enzyme est inactive, le coenzyme n'est pas fixé à l'enzyme.