Concept de Murburn - Murburn concept
Murburn est un terme inventé par Kelath Murali Manoj ( Satyamjayatu , The Science and Ethics Foundation), publié après examen par les pairs à l'origine en 2016. Le terme conceptualise et explique le mécanisme catalytique de certaines enzymes redox . Dans son essence, le terme connote un équilibre interactif omniprésent entre les molécules, les ions non liés et les radicaux, signifiant un processus de « catalyse redox légère et sans restriction ».
En enzymologie redox aérobie, murburn signifie « brûlure murée » (connotant une « brûlure fermée ») et implique une réaction/un équilibre spontané impliquant des espèces réactives de l'oxygène diffusibles (DROS). Bien que tout à fait semblable à la combustion assistée par oxygène du combustible, contrairement aux flammes produites dans le processus de combustion à ciel ouvert, la réaction biologique se produit dans des locaux clos, est douce et peut générer de la chaleur seule (et pas de flammes). Une telle réaction pourrait également entraîner des transferts sélectifs et spécifiques d'électrons/motifs.
De plus, bien que la combustion soit une réaction qui implique généralement de l'oxygène (processus aérobie), les "flammes brûlantes" produites par les oxydants anoxiques sont également bien connues. Par conséquent, les enzymes fonctionnant via le schéma de murburn (aérobie ou anaérobie) pourraient être appelées murzymes.
Les composants de base du schéma de murburn
- Molécule - toute molécule avec un système pi-électronique étendu ou des centres métalliques avec des électrons d ou une combinaison des deux. Habituellement, une protéine/enzyme redox remplit ce rôle car elle possède un ou plusieurs cofacteurs avec l'attribut requis.
- Ion non lié - ions naturels de plusieurs types, porteurs ou relayeurs de charges
- Radical - espèces générées de manière transitoire dans le milieu, à partir de tout composant additif ou in situ
Caractéristiques principales du concept de murburn
Alors que les activités enzymatiques sont classiquement définies par l'interaction de la protéine avec son substrat à un site actif défini, le schéma de murburn invoque obligatoirement une espèce diffusible (ou un radical réactif) pour mener à bien ce programme. Le classique interaction substrat-enzyme système appelle Fischer « s serrure et d' affinité de type clé ou Koshland « s théorie ajustement induit . C'est-à-dire qu'un substrat est identifié par l'enzyme en vertu d'une complémentation topographique, et ensuite, le complexe enzyme-substrat subit un « état de transition », conduisant à des produits.
Un tel système respecte généralement les modèles standard de cinétique (comme le schéma de Michaelis-Menten ) et les inhibiteurs peuvent être compétitifs, non compétitifs, non compétitifs, etc. Les enzymes classiques ont un substrat unique ou un ensemble bien défini de substrats.
En revanche, le schéma de murburn (comme le montre la figure) pourrait invoquer une complémentation enzyme-substrat, mais cet aspect n'est pas obligatoire. La cinétique de la réaction peut parfois ne pas être traçable avec des modèles standards car l'espèce réactive diffusible est soumise à de multiples équilibres et le produit d'intérêt peut se former favorablement uniquement dans des concentrations discrètes des protagonistes.
Par conséquent, les résultats dans de tels systèmes pourraient être soumis à de nombreuses incertitudes et le schéma réactionnel global pourrait présenter une stoechiométrie variable et non intégrale. Les inhibiteurs peuvent agir selon des modalités mixtes, en raison d'effets sur la protéine, le substrat ou les espèces diffusibles. Les murzymes ont une grande variété de substrats, car le schéma de réaction dépend de multiples modalités d'interactions et de résultats. Ces considérations nous cherchent à dépasser la perspective esthétique selon laquelle les DROS sont de simples manifestations de la physiopathologie.
Le nouveau mécanisme a été proposé comme explication des transferts d'électrons/motifs, de la catalyse et des observations inhabituelles dans divers systèmes enzymatiques, métaboliques et physiologiques in vitro et in vivo . Le concept de Murburn est validé par sa capacité à expliquer la toxicité du cyanure pour une grande variété de processus vitaux.
Application du concept de murburn
Enzymologie hème/flavine : Les enzymes contenant des groupes hème et flavine sont omniprésentes dans les systèmes cellulaires. Alors que plusieurs réactions qu'ils catalysent sont médiées sur le site actif (centre hème/flavine), certaines réactions sont médiées par des espèces diffusibles. Expliquer les résultats de ces derniers types de réactions (avec divers additifs et inhibiteurs) est au cœur du concept de murburn.
Écologie : Les hèmes haloperoxydases fongiques (comme la chloroperoxydase ) sont la source ultime de la génération de la grande majorité de tous les composés organiques halogénés naturels dans l'environnement et les hémépéroxydases sont également responsables de la dégradation des matières lignocellulosiques végétales . Ainsi, les activités murburn des hémépéroxydases sont très importantes pour expliquer les cycles carbone/halogène.
Métabolisme des médicaments/ xénobiotiques : Les médicaments et les xénobiotiques artificiels présentent une topologie moléculaire dont le système cellulaire peut ne pas être conscient et, par conséquent, une identification définie basée sur l'affinité de la molécule étrangère peut ne pas être possible. Le schéma de murburn offre une modalité tangible pour expliquer la façon dont les hépatocytes font face à de tels défis et pourrait potentiellement expliquer plusieurs interactions médicamenteuses.
Respiration cellulaire : Dans la phase initiale de l'évolution, une identification basée sur l'affinité peut ne pas avoir été présente. De plus, l'oxygène est une molécule hautement mobile dont on ne peut s'attendre à ce qu'elle reste non réactive en présence de la multitude de centres redox présents dans les complexes respiratoires de la membrane mitochondriale. En ce qui concerne ces considérations, le modèle de murburn présente une nouvelle interprétation de la physiologie de la respiration cellulaire : incluant la phosphorylation oxydative, la thermogenèse et l'homéostasie redox dynamique.
Réponses physiologiques inhabituelles aux doses : il s'agit d'une énigme de longue date quant à la façon dont certaines molécules peuvent produire un effet physiologique à faible concentration alors que peu d'impact est observé à des concentrations plus élevées. Le concept de Murburn fournit une explication moléculaire pour de telles réactions hormétiques et certains types de réponses idiosyncratiques (de personne à personne ou en fonction d'un cas).
Photosynthèse oxygénique : L'exploitation de l'énergie solaire constitue le principal moyen d'approvisionnement en molécules organiques centrées sur le carbone pour le maintien de la vie sur notre planète. Les explications classiques du cycle de Kok-Joliot, du schéma Z, du cycle Q, etc. se sont avérées intenables. Un modèle de Murburn de récolte de la lumière solaire (impliquant DROS) a été récemment proposé comme mécanisme pour l'explication de l'effet Emerson et de plusieurs autres observations qui étaient incompatibles avec le champ d'application classique.
Différences ioniques et électrophysiologie : La théorie classique de la membrane soutient que les différentiels ioniques à l'intérieur et à l'extérieur des cellules surviennent en raison du pompage par des protéines intégrées à la membrane comme la Na-K-ATPase. Dans cette optique, la source de potentiel transmembranaire (TMP) résulte uniquement d'une différence de concentration d'ions à travers les phases. Le modèle de Murburn apporte une nouvelle perspective de séparation efficace des charges conduisant à un excès de charges négatives résultant transitoirement à l'intérieur, en raison de la capacité de l'oxygène à accepter des électrons libres.
Critique
Malgré les nombreuses critiques des perceptions classiques par les défenseurs du concept murburn, seuls deux articles/individus ont abordé quelques-unes des préoccupations soulevées. Étant donné que le processus éditorial de Biophysical Chemistry (le seul journal qui s'est penché sur la question) n'a donné aux partisans du concept murburn aucune opportunité d'offrir une réfutation, les réponses des défenseurs de murburn ont ensuite été publiées dans d'autres journaux. Les commentaires de Sunil Nath (2020) ont été traités dans Biomolecular Concepts (2020) et les préoccupations soulevées par Pedro Silva (2020) ont été réfutées dans Biomedical Reviews (2020) . Le matériel supplémentaire d' accompagnement dans ce dernier journal offre une preuve visuelle de la nature des critiques des pairs et de l'état des affaires dans le domaine pertinent.