Propriétés cinétiques du système enzyme-substrat: une base pour une compensation de température immédiate

Un – des profils de température en forme de U minimum de la constante de dissociation (K(m)) ont été observés expérimentalement avec divers systèmes enzyme-substrat (E-S). L’augmentation de l’affinité E-S avec la chute de température (« modulation thermique positive de l’affinité »), qui s’oppose à la réduction de la vitesse catalytique induite par le froid, a souvent été interprétée comme significative pour les compensations de température immédiates et évolutives et d’une importance majeure dans la fixation des limites thermiques chez les organismes ectothermiques. Ce rôle a été refusé aux enzymes des endothermes, au motif que leurs valeurs minimales de K(m) se situaient bien en dessous de leur température corporelle normale. Ce rapport montre que les changements d’affinité décrits par des profils en forme de U peuvent simplement être la conséquence des propriétés cinétiques intrinsèques du système E-S. La modélisation théorique est obtenue en combinant l’expression classique de la constante de Michaelis avec les expressions de la Théorie des états de transition pour les trois constantes de vitesse impliquées. Il fournit la forme en U du profil K(m) vs. T et permet la dérivation d’une équation pour identifier son point d’inversion. La modélisation de V(max) et V(min) (vitesse de réaction dans des conditions de saturation du substrat et de dilution, K(m) > >, respectivement) est également incluse. Une expression a été formulée pour prédire la  » température critique « , T(C), correspondant à la rupture à basse température des raies d’Arrhenius. En utilisant les données K(m) existantes de la littérature, concernant une variété de systèmes E-S, notre modélisation s’est avérée très satisfaisante. Nos propres expériences montrent que l’absorption du glucose par les synaptosomes du cerveau de rat peut être considérée comme un cas particulier du même schéma cinétique, et que la modulation de température en forme de U de K(m) apparent pour la conversion du glucose est également en plein accord avec notre modélisation cinétique. Ces expériences indiquent que la modulation thermique positive, bien que basée sur les propriétés cinétiques intrinsèques du système E-S sous-jacent, peut également avoir un rôle adaptatif chez les endothermes, lié cependant à leur tolérance à l’hypothermie.

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