Enzymologie - Enzymology

L'enzymologie renforce le rôle central des enzymes , les véritables travailleurs dont le travail silencieux et inlassable dépend du bien-être de toutes les cellules et, lorsqu'il fonctionne de manière anormale, suit le déclenchement de processus réactifs ou dégénératifs susceptibles de compromettre la qualité et/ou la durée de tout organisme. Les réactions intracellulaires qui se déroulent dans les cellules sont facilitées et donc accélérées par des enzymes . Dans tous les systèmes vivants, le but des processus produits par les enzymes est d'atteindre l'équilibre d'un système énergétique qui dans ce cas fabrique les cellules puis les organes référencés du corps. En fait, les enzymes permettent l'accomplissement d'un ordre donné (système défini d'enthalpie qui s'oppose au désordre non harmonieux quand on parle, au contraire : entropie ). Pour avoir une idée du nombre d'enzymes présentes dans le corps humain, il suffit de penser qu'environ 80% des protéines présentes dans le corps humain sont des enzymes .

Rôle des enzymes et premières découvertes sur leurs caractéristiques

L'étude approfondie de la biologie et des branches qui s'y rattachent est désormais centrée sur l'utilisation de concepts prédéfinis et bien établis. Le même dogme de la biologie affirme que la vie commence à partir de l' ADN et ne prend donc pas en compte ce qui s'est passé avant. L' ADN est en fait le produit d'une série de réactions chimiques qui se produisent grâce à l'aide d' enzymes . De ce point de vue, nous devrions centrer l'étude du sujet à partir des principaux éléments de la vie : Les Enzymes . Ce sont des catalyseurs biologiques qui permettent d'accélérer les réactions chimiques , ou la vitesse à laquelle elles se déroulent. Ce sont des macromolécules protéiques dont la structure est dépositaire de « mémoires », interactives avec des substrats spécifiques. L'étude initiale sur les enzymes supposait le site actif de l'enzyme comme une structure rigide et l'adaptation d'un substrat dans le site actif plus ou moins comme une clé dans la serrure. Cette première idée a été suggérée pour la première fois en 1894 par le biochimiste allemand Emil Fischer . Dans un modèle ainsi structuré, ou selon la version « clé et serrure », il était possible de deviner comment les enzymes étaient spécifiques et coordonnées entre elles. Une vue plus utile de l'interaction enzyme-substrat découle du modèle d'adaptation induite. Ce modèle suppose que le lien initial de la molécule substrat au site actif va déformer à la fois l'enzyme et le substrat, stabilisant la molécule de ce dernier dans son état de transition et rendant ainsi le lien plus sensible à l'attaque catalytique.

La conformation quaternaire des protéines

L'arrangement des protéines et des sous-unités protéiques dans des complexes tridimensionnels constitue la structure dite quaternaire ; Les intégrations entre les sous-unités sont stabilisées et entraînées par les mêmes forces qui stabilisent la structure tertiaire, ce qui peut être attribué à des interactions multiples non covalentes. La première protéine oligomère à être soumise à une analyse aux rayons X était l' hémoglobine qui contient quatre chaînes polypeptidiques EME, dans lesquelles les atomes de fer sont à l'état ferreux ; La partie protéique, appelée globine, est constituée de deux chaînes alpha (chacune de 141 résidus d'acides aminés) et de deux chaînes bêta (chacune de 146 résidus d'acides aminés). La manière d'envelopper et de replier une chaîne polypeptidique est longue et évidemment compliquée et les principes qui régissent ce processus n'ont pas encore été identifiés en détail ; La plupart des protéines tombent spontanément dans leur bonne conformation, ce comportement confirme que toutes les données concernant la conformation doivent être contenues dans la même séquence d' acides aminés . L'un des facteurs les plus importants qui régissent la façon de replier un polypeptide réside dans la distribution de ses acides aminés polaires et non polaires ; Alors que la protéine est synthétisée, ses divers acides aminés hydrophobes ont tendance à être séparés au sein de la molécule, en même temps, tous les acides aminés polaires ont tendance à se placer près de la partie externe de la molécule de protéine, où ils sont capables d'interagir avec l'eau et d'autres groupes polaires. .

L'importance des enzymes dans le diagnostic

Étant donné que la mesure d'une activité enzymatique est utile pour un diagnostic clinique de routine, les conditions suivantes doivent être remplies.

  1. L'enzyme doit être présente dans le sang, dans l'urine ou dans d'autres fluides tissulaires faciles à trouver. Les biopsies tissulaires ne doivent pas être pratiquées en routine, mais uniquement dans les cas où la valeur diagnostique est particulièrement importante.
  2. L'enzyme doit être facilement dosable et c'est encore mieux si la méthode peut être automatisée.
  3. Les différences quantitatives entre les activités enzymatiques des sujets normaux et malades doivent être significatives, et il doit exister une bonne corrélation entre les niveaux d'activité enzymatique et l'état pathologique.
  4. Il est également conseillé que l'enzyme soit suffisamment stable pour permettre la conservation de l'échantillon au moins pendant des périodes de temps limitées.

Le sérum est le fluide sur lequel la plupart des analyses sont effectuées. L'urine ne peut être utilisée que pour quelques enzymes sécrétées par les reins. Les enzymes du sérum peuvent être divisées en deux catégories :

  • des enzymes plasmatiques spécifiques : par exemple des enzymes exerçant une activité plasmatique, telles que des enzymes impliquées dans la coagulation sanguine, dans l'activation du complément, et dans le métabolisme des lipoprotéines ;
  • enzymes plasmatiques non spécifiques : cette catégorie comprend les enzymes qui n'exercent pas de fonctions physiologiques dans le plasma, par exemple les enzymes à l'intérieur des cellules : amylase, lipase, phosphatase et autres enzymes associées au métabolisme cellulaire, dont la présence dans un sérum normal en grande quantité peuvent être attribués à des souffrances cellulaires et/ou à des lésions tissulaires.
    Figure 1. Diagnostic avec des enzymes
    Plusieurs études du scientifique italien Ferorelli P. ont déterminé et développé une nouvelle technique, au moyen de composants biodynamiques ( substrats ) obtenus à partir de la transformation d' enzymes spécifiques , qui module toutes les enzymes endogènes pour organiser des réactions de manière cohérente avec les principes de la thermodynamique. Dans des conditions pathologiques, certains tissus peuvent être enflammés ou sur le point d'atteindre la nécrose. Dans plusieurs études, il a été démontré qu'agir sur les voies métaboliques, au moyen de ces composants biodynamiques, conduit à l'amélioration des cellules et à la coordination du métabolisme cellulaire , permettant de vaincre les maladies. Idéalement, à des fins de diagnostic, il serait souhaitable d'analyser des enzymes spécifiques qui permettraient d'identifier le tissu dont elles sont issues ; mais malheureusement il existe des isoenzymes qui ont une distribution différente et elles sont aspécifiques dans divers tissus. Le cas le plus étudié est celui du lactate déshydrogénase. L'enzyme se compose de quatre sous-unités. Il existe deux types de sous-unités qui, en se combinant de diverses manières, donnent naissance à cinq formes différentes de lactate déshydrogénase ɑ1ß, ɑ2ß, ß3, ɑß4 et ß5. Ces cinq formes, séparables par électrophorèse, sont différemment réparties dans les tissus (figure 1). De cette façon, bien que par le dosage de l'activité de la déshydrogénase lactase présente dans le sérum, il ne soit pas possible de remonter au tissu d'origine, l'identification peut être possible si la distribution isoenzymatique est déterminée par électrophorèse. Aussi pour d'autres enzymes dans le sérum, nous connaissons de multiples formes, telles que la phosphatase alcaline , l' amylase , la créatine kinase , la céruloplasmine et la glucose 6-phosphate déshydrogénase , mais aucune de ces isoenzymes n'était bien caractérisée comme la lactate déshydrogénase . Certaines de ces isoenzymes peuvent être identifiées par des méthodes autres que la mobilité électrophorétique, telles que la spécificité (Figure 1). Aujourd'hui, il est possible, dans certains cas, de distinguer les isoenzymes, d'utiliser des anticorps monoclonaux. Cette méthode a été appliquée pour reconnaître les différentes isoenzymes de la phosphofructokinase humaine, et pour identifier quelle était la forme absente dans les déficiences héréditaires de la phosphofructokinase . Les représentations isoenzymatiques, en plus de nous donner des indications sur l'origine du tissu, sont également utiles en médecine légale. Etant donné que de nombreuses enzymes du sérum et des globules rouges sont présentes sous différentes formes isoenzimatiques, la répartition particulière dans un échantillon sanguin peut aider à en identifier l'origine. Les représentations isoenzymatiques qui sont normalement utilisées par le Metropolitan Police Science Laboratory sont celles de l' adénosine désaminase , de l' adénylate kinase , de la phosphatase acide et de l' aminopeptidase .

Thérapie enzymatique complémentaire

La thérapie enzymatique complémentaire concerne l'ensemble des traitements placés en support des traitements médicaux traditionnels pour différents types de pathologies, comme dans le cas des tumeurs, des maladies auto-immunes ou des maladies chroniques telles que la sclérose en plaques. L'utilisation de composants biodynamiques favorise la réactivation métabolique cellulaire, obtenant d'excellents résultats. Les composants biodynamiques sont capables de maintenir une stabilité cellulaire définie comme « allostatique » pendant les processus pathologiques et sont capables de fournir l'énergie nécessaire au soutien intracellulaire. Dans des pays comme l' Allemagne ou l' Autriche qui sont couramment plus habitués à l'utilisation de composants biodynamiques pour prendre en charge de nombreuses pathologies, il a été constaté que les thérapies enzymatiques complémentaires peuvent ouvrir de nouveaux scénarios sur la prise en charge de ces pathologies, en partant de la biochimie (et donc de l'étude de la cellule ) arrivant également à la résolution de la pathologie elle-même. Par exemple, certaines recherches sur les pathologies cardiovasculaires ont montré que l'utilisation de composants biodynamiques permettait la réduction des plaques carotidiennes et une réduction de la stéatose hépatique et du taux de cholestérol . D'autres recherches ont montré comment il est possible d'améliorer la qualité de vie et d'augmenter le poids corporel des patients en chimiothérapie avancée contre le cancer du poumon . Habituellement, la perte de poids chez les patients atteints de cancer est causée par la cachexie cancéreuse et les nausées et vomissements induits par la chimiothérapie. Ces observations ont été prises en considération par Giuseppe Cotellessa, chercheur et inventeur d'une procédure physico-mathématique originale brevetée par l' ENEA sur la base d'importantes applications pratiques bénéfiques pour l'humanité. Il a évoqué l'action potentielle des composants biodynamiques sur la régression du cancer du poumon et l'évaluation de la qualité de vie du patient. De plus, les effets du traitement avec des composants biodynamiques ont également été étudiés d'un point de vue métabolique. Les données recueillies au cours des expériences, bien que préliminaires, suggèrent que les composants biodynamiques augmentent les performances des cellules normales du corps, améliorant ainsi la qualité de vie du patient. Au contraire, leur activité entraînerait une diminution de l'énergie des cellules cancéreuses ralentissant la progression de la maladie. Il pourrait en déduire que ces nouvelles technologies pourraient aider au traitement des patients cancéreux, évidemment pas en tant que médicament antitumoral, mais en tant que stratégie utile pour améliorer la qualité de vie en réduisant les symptômes indésirables de la chimiothérapie.

Les références

Lectures complémentaires