Les isoenzymes ou isoenzymes sont des enzymes qui diffèrent par la séquence des acides aminés tout en catalysant la même réaction. Habituellement, ces enzymes affichent différents paramètres cinétiques, tels que KM, ou différentes propriétés régulatrices. Ils sont codés par différents locus génétiques, qui résultent généralement de la duplication et de la divergence des gènes (section 2.2.5). Les isozymes diffèrent des allozymes, qui sont des enzymes qui résultent de la variation allélique à un locus génique. Les isozymes peuvent souvent être distinguées les unes des autres par des propriétés biochimiques telles que la mobilité électrophorétique.
L’existence d’isozymes permet d’affiner le métabolisme pour répondre aux besoins particuliers d’un tissu ou d’un stade de développement donné. Prenons l’exemple de la lactate déshydrogénase (LDH), une enzyme qui fonctionne dans le métabolisme anaérobie du glucose et la synthèse du glucose. Les êtres humains ont deux chaînes polypeptidiques isozymiques pour cette enzyme: l’isozyme H fortement exprimé dans le cœur et l’isozyme M présent dans le muscle squelettique. Les séquences d’acides aminés sont identiques à 75%. L’enzyme fonctionnelle est tétramérique et de nombreuses combinaisons différentes des deux sous-unités sont possibles. L’isozyme H4, présent dans le cœur, a une affinité plus élevée pour les substrats que l’isozyme M4. Les deux isozymes diffèrent également en ce que des niveaux élevés de pyruvate inhibent allostériquement l’isozyme H4 mais pas l’isozyme M4. Les autres combinaisons, telles que H3M, ont des propriétés intermédiaires en fonction du rapport des deux types de chaînes. Nous examinerons ces isozymes dans leur contexte biologique au chapitre 16.
L’isozyme M4 fonctionne de manière optimale dans un environnement anaérobie, tandis que l’isozyme H4 le fait dans un environnement aérobie. En effet, les proportions de ces isozymes sont modifiées au cours du développement du cœur du rat lorsque le tissu passe d’un environnement anaérobie à un environnement aérobie (Figure 10.27A). La figure 10.27 B montre les formes tissulaires spécifiques de la lactate déshydrogénase dans les tissus de rats adultes. L’apparition de certaines isozymes dans le sang indique des lésions tissulaires et peut être utilisée pour le diagnostic clinique. Par exemple, une augmentation des taux sériques de H4 par rapport à H3M indique qu’un infarctus du myocarde ou une crise cardiaque s’est produite.
Figure 10.27
Isoenzymes de la lactate déshydrogénase. (A) Le profil d’isozyme de la LDH du cœur de rat change au cours du développement. L’isozyme H est représenté par des carrés et l’isozyme M par des cercles. Les nombres négatifs et positifs indiquent les jours avant et après la naissance, (plus…)
