Les enzymes sont des protéines qui catalysent ou accélèrent des réactions chimiques spécifiques, de sorte qu'elles vont plus vite qu'elles ne le feraient sans le catalyseur. Certaines enzymes nécessitent la présence d'une molécule supplémentaire ou d'un ion métallique appelé cofacteur avant de pouvoir exercer leur magie. Sans ce cofacteur, l'enzyme n'est plus capable de catalyser la réaction.
Une fonction
Par définition, un cofacteur est un ion ou une molécule non protéique requis par l'enzyme pour sa fonction. Si le cofacteur est supprimé, l'enzyme ne pourra pas faire son travail et ne fonctionnera plus comme catalyseur. Votre sang, par exemple, contient une enzyme appelée anhydrase carbonique qui catalyse la réaction entre l'eau et le dioxyde de carbone pour former de l'acide carbonique. L'anhydrase carbonique nécessite un ion zinc comme cofacteur. S'il n'y a pas de zinc, l'enzyme ne fonctionnera pas.
Les types
Les cofacteurs peuvent être des ions métalliques chargés positivement, tels que le fer, le magnésium et le zinc, ou ils peuvent être de petites molécules à base de carbone comme la vitamine B12. Les cofacteurs de petites molécules sont parfois appelés coenzymes. La plupart des vitamines dont vous avez besoin dans votre alimentation agissent comme des cofacteurs enzymatiques ou des précurseurs de cofacteurs enzymatiques. Certaines enzymes se lient très étroitement à leurs cofacteurs, de sorte que le cofacteur fait essentiellement partie de l'enzyme; dans ces cas, le cofacteur est parfois appelé groupe prothétique. Pour d'autres enzymes, le cofacteur n'est que faiblement lié ou connecté.
Mécanisme
Le rôle précis qu'un cofacteur joue dans une réaction enzymatique dépend de l'enzyme. Chaque enzyme a son propre mécanisme de réaction, une séquence d'étapes chimiques par lesquelles se déroule la réaction qu'elle catalyse, et le rôle du cofacteur est spécifique à ce mécanisme. Avec l'anhydrase carbonique, par exemple, l'ion zinc est coincé dans une fente de la protéine appelée site actif. Puisqu'il est chargé positivement et pauvre en électrons, il peut former une liaison avec une molécule d'eau qui passe, permettant à la molécule d'eau de perdre un ion hydrogène pour qu'il devienne un ion hydroxyde, OH-. Cet ion hydroxyde peut maintenant attaquer l'atome de carbone dans une molécule de dioxyde de carbone pour former de l'acide carbonique. En liant la molécule d'eau et en lui permettant de perdre un ion hydrogène, l'ion zinc a aidé l'enzyme à faciliter la réaction.
Applications
Priver une enzyme de son cofacteur est parfois un bon moyen d'empêcher l'enzyme de catalyser une réaction indésirable. Lorsque des étudiants ou des scientifiques extraient de l'ADN, par exemple, ils veulent s'assurer que l'ADN n'est pas haché par des enzymes appelées ADNases. L'ajout d'EDTA au mélange réactionnel empêche les ADNases de fonctionner car l'EDTA s'accroche aux ions magnésium et les lie dans la solution; le magnésium est un cofacteur dont les ADNases ont besoin pour fonctionner.