Enzyme d'alpha amidation

La peptidyl-glycine alpha-amidating monooxygenase (PAM) est une enzyme qui catalyse la conversion des amides de glycine en amides et en glyoxylate. Elle permet une modification post traductionelle d'alpha amidation de plus de 70% des protéines de l'organisme.

L'enzyme est impliquée dans la biosynthèse de nombreux peptides de signalisation et de certains amides d'acides gras. [1]

Chez l'homme, l'enzyme est codée par le gène PAM[2],[3] . Cette transformation est obtenue par conversion d'une prohormone en l'amide correspondant (C(O)NH2). Cette enzyme est la seule voie connue pour générer des amides peptidiques, ce qui rend le peptide plus hydrophile[4].

Une fonction

Ce gène code une protéine multifonctionnelle. Il possède deux domaines enzymatiquement actifs avec des activités catalytiques - la peptidylglycine alpha-hydroxylating monooxygenase (PHM) et la peptidyl-alpha-hydroxyglycine alpha-amidating lyase (PAL). Ces domaines catalytiques agissent séquentiellement pour catalyser les peptides neuroendocriniens en produits alpha-amidés actifs. La voie de réaction catalysée par PAM est accessible via un tunnel quantique et une préorganisation du substrat[5]. De multiples variants de transcription épissés alternativement codant différentes isoformes ont été décrits pour ce gène, mais certaines de leurs séquences complètes ne sont pas encore connues[6].

La sous-unité PHM effectue l'hydroxylation d'un résidu glycine O-terminal :

peptide-C(O)NHCH2CO2− + O2 + 2 [H] → peptide-C(O)NHCH(OH)CO2− + H2O

Impliquant l'hydroxylation d'un hydrocarbure par O2, ce procédé repose sur un cofacteur de cuivre . La dopamine bêta-hydroxylase, également une enzyme contenant du cuivre, effectue une transformation similaire[7].

La sous-unité PAL achève alors la conversion, en catalysant l'élimination de la glycine hydroxylée :

peptide-C(O)NHCH(OH)CO2− → peptide-C(O)NH2 + CH(O)CO2−

Le coproduit éliminé est le glyoxylate, noté ci-dessus CH(O)CO2− .

Chez les insectes

Les PαAM d'insectes sont sensibles aux concentrations d' O2 et dépendent de Cu2+ . Simpson et al 2015 ont découvert que les PαAM des insectes réagissent à l' hypoxie en régulant l'activité de plusieurs hormones peptidiques . Ils trouvent que PαAM est probablement une partie importante des réponses neuroendocrines à l'hypoxie[8].

Les références
  1. « N-acylglycine amidation: implications for the biosynthesis of fatty acid primary amides », Biochemistry, vol. 38, no 11,‎ , p. 3235–3245 (PMID 10079066, DOI 10.1021/bi982255j)
  2. « Human peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase: cDNA, cloning and functional expression of a truncated form in COS cells », Biochemical and Biophysical Research Communications, vol. 169, no 2,‎ , p. 551–558 (PMID 2357221, DOI 10.1016/0006-291X(90)90366-U)
  3. « PAM peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase ».
  4. « Peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase: a multifunctional protein with catalytic, processing, and routing domains », Protein Science, vol. 2, no 4,‎ , p. 489–497 (PMID 8518727, PMCID 2142366, DOI 10.1002/pro.5560020401)
  5. « Evidence for substrate preorganization in the peptidylglycine α-amidating monooxygenase reaction describing the contribution of ground state structure to hydrogen tunneling », Journal of the American Chemical Society, vol. 132, no 46,‎ , p. 16393–16402 (PMID 21043511, PMCID 2988104, DOI 10.1021/ja1019194)
  6. « PAM peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase »
  7. « Reaction mechanism of the bicopper enzyme peptidylglycine α-hydroxylating monooxygenase », The Journal of Biological Chemistry, vol. 289, no 20,‎ , p. 13726–13738 (PMID 24668808, PMCID 4022847, DOI 10.1074/jbc.M114.558494)
  8. « Functional Hypoxia in Insects: Definition, Assessment, and Consequences for Physiology, Ecology, and Evolution », Annual Review of Entomology, Annual Reviews, vol. 63, no 1,‎ , p. 303–325 (PMID 28992421, DOI 10.1146/annurev-ento-020117-043145)

Lectures complémentaires
  • « Molecular physiology of amylin », Journal of Cellular Biochemistry, vol. 55, no S1994A,‎ , p. 19–28 (PMID 7929615, DOI 10.1002/jcb.240550004)
  • « The multifunctional peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase gene: exon/intron organization of catalytic, processing, and routing domains », Molecular Endocrinology, vol. 6, no 10,‎ , p. 1571–1584 (PMID 1448112, DOI 10.1210/me.6.10.1571)
  • « Developmental expression of peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase (PAM) in primary cultures of neonatal rat cardiocytes: a model for studying regulation of PAM expression in the rat heart », Molecular Endocrinology, vol. 6, no 12,‎ , p. 1998–2008 (PMID 1491686, DOI 10.1210/me.6.12.1998)
  • « Expression of peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase: an in situ hybridization and immunocytochemical study », Endocrinology, vol. 130, no 5,‎ , p. 2778–2788 (PMID 1572293, DOI 10.1210/en.130.5.2778)
  • « Molecular and functional characterization of amylin, a peptide associated with type 2 diabetes mellitus », Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 86, no 24,‎ , p. 9662–9666 (PMID 2690069, PMCID 298561, DOI 10.1073/pnas.86.24.9662)
  • « Human peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase transcripts derived by alternative mRNA splicing of an unreported exon », Gene, vol. 163, no 2,‎ , p. 307–311 (PMID 7590286, DOI 10.1016/0378-1119(95)00364-C)
  • « Increased peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase activity in cerebrospinal fluid of patients with multiple sclerosis », Internal Medicine, vol. 34, no 4,‎ , p. 229–232 (PMID 7606087, DOI 10.2169/internalmedicine.34.229)
  • « Topological switching of the COOH-terminal domain of peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase by alternative RNA splicing », Archives of Biochemistry and Biophysics, vol. 301, no 1,‎ , p. 77–84 (PMID 7680192, DOI 10.1006/abbi.1993.1117)
  • « The NH2-terminal proregion of peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase facilitates the secretion of soluble proteins », Molecular Endocrinology, vol. 9, no 1,‎ , p. 3–13 (PMID 7760848, DOI 10.1210/me.9.1.3)
  • « Isolation and functional expression of human pancreatic peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase », Biochemical and Biophysical Research Communications, vol. 205, no 1,‎ , p. 282–290 (PMID 7999037, DOI 10.1006/bbrc.1994.2662)
  • « Immunocytochemical localization of peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase enzymes (PAM) in human endocrine pancreas », The Journal of Histochemistry and Cytochemistry, vol. 41, no 3,‎ , p. 375–380 (PMID 8094086, DOI 10.1177/41.3.8094086)
  • « Peptide alpha-amidation activity in human plasma: relationship to gastrin processing », Clinical Endocrinology, vol. 39, no 1,‎ , p. 51–58 (PMID 8102327, DOI 10.1111/j.1365-2265.1993.tb01750.x)
  • « Alternative splicing governs sulfation of tyrosine or oligosaccharide on peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase », The Journal of Biological Chemistry, vol. 269, no 14,‎ , p. 10946–10955 (PMID 8144680, DOI 10.1016/S0021-9258(17)34149-2)
  • « Localization of the gene encoding peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase (PAM) to human chromosome 5q14-5q21 », Genomics, vol. 18, no 2,‎ , p. 319–321 (PMID 8288234, DOI 10.1006/geno.1993.1471)
  • « Use of endoproteases to identify catalytic domains, linker regions, and functional interactions in soluble peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase », The Journal of Biological Chemistry, vol. 268, no 13,‎ , p. 9709–9717 (PMID 8486658, DOI 10.1016/S0021-9258(18)98406-1)
  • « Phosphorylation of the cytosolic domain of peptidylglycine alpha-amidating monooxygenase », The Journal of Biological Chemistry, vol. 270, no 50,‎ , p. 30075–30083 (PMID 8530412, DOI 10.1074/jbc.270.50.30075)
  • « Prohormone-substrate peptide sequence recognition by peptidylglycine α-amidating monooxygenase and its reflection in increased glycolate inhibitor potency », Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, vol. 22, no 23,‎ , p. 7015–7018 (PMID 23084901, DOI 10.1016/j.bmcl.2012.10.004)
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