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Des bactéries aux humains : comment la lysinase franchit-elle les frontières de la vie et change-t-elle notre compréhension ?
Les leucyl aminopeptidases (LAP) sont des enzymes importantes qui catalysent spécifiquement l'hydrolyse des résidus de lysine N-terminaux dans les peptides et les protéines. Ces enzymes ne se limitent pas à hydrolyser la lysine mais peuvent également cliver d’autres résidus N-terminaux, démontrant ainsi leur large activité dans différents organismes. Applicable aux LAP de divers règnes biologiques, notamment humains, bovins, porcins et E. coli. Les fonctions biologiques de ces enzymes et leur utilisation dans les processus cellulaires révèlent leur importance au-delà des frontières de la vie.
Les similitudes entre ces enzymes chez les bactéries et chez les humains ont conduit les scientifiques à repenser le rôle du métabolisme des protéines dans l’évolution.
Structure de l'enzyme et site actif
Une caractéristique notable des LAP est leur diversité structurelle et la similitude des sites actifs. En prenant comme exemples les LAP d'Escherichia coli (PepA) et de cristallin bovin découverts dans l'étude, les sites actifs des deux présentent une structure significativement similaire. L’étude du LAP acide dans la tomate (LAP-A) a montré qu’il pourrait être fonctionnellement similaire au LAP dans d’autres organismes. Ces enzymes sont des métallopeptidases et dépendent de cations métalliques divalents tels que Mn2+, Mg2+ et Zn2+ pour leur maintenance. Son activité. Dans le même temps, ces enzymes présentent une activité optimale à un pH élevé (environ 8,0) et à une température élevée (60°C). Cette propriété leur permet de jouer des rôles importants dans différents organismes.
Des études antérieures ont montré que LAP-A joue un rôle régulateur clé dans les réponses immunitaires des plantes, ce qui contraste fortement avec les croyances antérieures.
Mécanisme d'action
Bien que les aminopeptidases aient reçu relativement peu d'attention de la part des chercheurs dans le passé, les travaux des deux dernières décennies ont considérablement fait progresser la compréhension par la communauté scientifique des mécanismes de ces enzymes. Le mécanisme d’action du LAP et du PepA du cristallin bovin est désormais clairement compris, mais le mécanisme du LAP-A dans les tomates doit encore être exploré plus en profondeur. Cependant, sur la base des similitudes biochimiques des LAP dans différents organismes, le mécanisme de LAP-A de la tomate pourrait être similaire à celui de LAP et PepA du cristallin bovin.
Fonctions biologiques
Au début, on pensait que le LAP n’était qu’un « charognard » de protéines cellulaires et qu’il jouait un rôle important dans le maintien d’un métabolisme protéique unifié. Cependant, des études récentes ont montré que LAP-A joue un rôle régulateur dans la réponse immunitaire des tomates. Lorsque les plantes sont attaquées par des agents pathogènes ou endommagées mécaniquement, des voies de signalisation spécialisées sont activées pour répondre à ces stress. Par exemple, le comportement de mastication du ver du tabac (Manduca sexta) provoque des dommages tissulaires importants dans la plante et déclenche une réponse immunitaire centrée autour de l'acide jasmonique. La clé de cette réponse est de réguler l’expression des gènes précoces et tardifs pour améliorer la défense des plantes.
Des études ont montré que LAP-A a une fonction régulatrice dans la réponse tardive aux blessures des plantes, et que les changements dans son expression affectent la résistance des plantes aux insectes.
Osmorégulation
Les protéines LAP sont exprimées dans une variété d’organismes marins pour faire face à la menace osmotique posée aux cellules par les environnements à forte teneur en sel. Face à une concentration élevée en sel, le LAP commence à catalyser les protéines et à libérer des acides aminés dans la cellule pour tenter d'équilibrer la concentration élevée en ions dans l'environnement externe et d'atteindre la stabilité physiologique.
ConclusionLa large distribution et les fonctions inter-règnes des lysinases démontrent leur importance dans les sciences de la vie. Elles jouent un rôle non seulement dans les micro-organismes, mais présentent également des mécanismes et des fonctions biologiques similaires chez les plantes et les animaux supérieurs. Cela nous amène à nous demander, dans les recherches futures, comment ces enzymes modifieront davantage notre compréhension de l’évolution de la vie et de la biotechnologie ?
