Cofacteurs
Coenzymes des transférases
4'-phosphopantéthéine

Cette molécule est essentielle par ses dérivés :

• 1. son dimère, la pantéthine ;
• 2. la 4'-phosphopantéthéine.

Structure de la 4'-phosphopantéthéine

La 4'-phosphopantéthéine est un intermédiaire dans la biosynthèse de la coenzyme A.

1. Ce groupe peut être transféré à des protéines porteuses (Carrier Protein ou CP).

• Il joue un rôle de groupe prosthétique essentiel pour leurs activités biologiques.
• Cette 4'-phosphopantéthéinylation nécessite des enzymes appelées phosphopantéthéinyl transférases ou PPTases.

2. Le rôle de ce groupe dépend de deux caractéristiques.

• 

  Les intermédiaires restent liés de manière covalente aux synthases (ou synthétases) dans une liaison " riche en énergie ", la liaison thioester ($\ce{R–S–CO–R'$}, ($\ce{R-SH}$ et $\ce{RC=O}$), en général avec une sérine (hydrolyse exergonique ($\ce{\Delta G_O}$ de -31 KJ mole^-1).
• La flexibilité et la longueur de la chaîne phosphopantéthéine (environ 2 nm), formant une sorte de tige moléculaire, permettent aux intermédiaires liés par covalence d'avoir accès à des sites actifs enzymatiques distincts dans l'espace.

Rôles de la
4'-phospho-
pantéthéination

Organismes
supérieurs

Chez les mammifères, la phosphopantéthéine est nécessaire à plusieurs enzymes :

• le FAS (ou fatty acid synthase) de type I et le FAS mitochondrial de type II,
• la 10-formyltétrahydrofolate déshydrogénase.

Par contre, ils ne codent qu'une seule phosphopantéthéinyl transférase (PPTase) appelée AASDHPPT (Adenylate-Specific Sulfurtransferase Domain-Containing Protein).

1. La protéine porteuse d'acyl (acyl carrier protein ou ACP) est essentielle dans la biosynthèse des acides gras (groupe acyl, $\ce{R-C=O}$).

$\ce{Coenzyme A + apo-[acyl-carrier-protein]}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{adénosine 3',5'-bisphosphate + holo-[acyl-carrier-protein]}$

Cette réaction est catalysée par l'holo-(acyl-carrier-protein) synthase (ACPS) ou 4'-phosphopantétinyl transférase (PPTase), EC 2.7.8.7.

• Le groupe 4'-phosphopantéthéinyle se lie post-traductionnellement à un résidu sérine conservé sur l'ACP.
• Elle intervient aussi dans les premières réactions de la dégradation mitochondriale de la lysine, et porte le nom d"α-aminoadipate semialdéhyde synthase (AASS).

2. La formyltétrahydrofolate déshydrogénase (EC 1.5.1.6) intervient dans le transfert d'unités monocarbonées (en C1), et en particulier dans la voie de la synthèse de novo des purines :

$\ce{10-formyltétrahydrofolate + NADP+ + H2O}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{Tétrahydrofolate + CO2 + NADPH + H+}$

• 3. L'α-Aminoadipate semialdehyde synthase (EC 1.5.1.6) intervient dans le transfert d'unités monocarbonées (en C1), et en particulier dans la voie de la synthèse de novo des purines :

  $\ce{10-formyltétrahydrofolate + NADP+ + H2O}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{Tétrahydrofolate + CO2 + NADPH + H+}$

Chez les micro-organismes

Chez les micro-organismes, on trouve plusieurs classes de protéines porteuses (Carrier Protein ou CP).

1. La protéine porteuse acyle (ACP) est trouvée dans :

• les polycétides synthases (PKS ou polyketide synthase), les polycétides étant une grande famille de métabolites secondaires chez les bactéries, les mycètes, les plantes et certaines lignées d'animaux ;

• 

  des produits dérivés de la synthèse des acides gras (FAS ou fatty acid synthase).

2. La protéine porteuse de peptide (PCP) trouvée dans les synthétases non ribosomales (NRPS ou non-ribosomal peptides synthetase).

• Ces enzymes participent à la synthèse des peptides non ribosomiques, synthétisés par les micro-organismes (bactéries ou champignons unicellulaires) et sont utilisés pour leurs activités antibiotiques, antifongiques, immunosuppresseurs...
• Ces peptides, comme leur nom l'indique, ne sont pas synthétisés par des ribosomes, mais par des complexes multienzymatiques spécifiques (Biochemical characterization of peptidyl carrier protein (PCP), the thiolation domain of multifunctional peptide synthetases 1996 et Non-Ribosomal Peptide Synthesis et New Structural Data Reveal the Motion of Carrier Proteins in Nonribosomal Peptide Synthesis 2016).

3. La protéine porteuse d'aryle (ArCP) est trouvée couramment dans les sidérophores NRPS synthétases, i.e. les sidérophores, " porteurs de fer ", i.e. chélateurs de fer, synthétisés et sécrétés par les micro-organismes pour transporter le fer essentiel à leur développement à travers leurs membranes (A Mechanism-Based Aryl Carrier Protein/Thiolation Domain Affinity Probe 2007).

Le groupe aryle est un groupe fonctionnel qui dérive d'un hydrocarbure aromatique ou arène par remplacement d'un hydrogène sur le cycle aromatique.

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