Superoxyde dismutase 1234933 31613170 2008-07-16T01:50:02Z SieBot 236006 robot Ajoute: [[ca:Superòxid dismutasa]] {{voir homonymes|SOD}} [[Image:SOD.gif|thumb|Structure de l'unité monomérique de la Mn-SOD humaine]] La '''superoxyde dismutase''' (''SOD'', numéro EC : 1.15.1.1), est une [[métalloprotéine]] avec une activité [[enzyme|enzymatique]]: la catalyse de la [[dismutation]] du [[superoxyde]] en [[oxygène]] et [[peroxyde d'hydrogène]]. Pour cette raison, cette enzyme est une partie importante du système de défense contre les [[radical_(chimie)|radicaux libres]]. Elle est présente dans presque tous les organismes [[aérobie]]s. Une des rarissimes exceptions est ''Lactobacillus plantarum'' et les ''[[Lactobacillus]]'' apparentés, qui n'en possèdent pas et utilisent un mécanisme de défense différent. ==Cofacteurs métalliques== Il existe quatre types de superoxydes dismutases selon les ions [[Cofacteur_(biochimie)|cofacteur]]s : [[cuivre]] et [[zinc]] ; [[manganèse]] ; [[fer]] ; [[nickel]]. ===Réaction catalytique=== La [[dismutation]] du [[superoxyde]] catalysée par les SOD peut être écrite à l'aide des deux demi-réactions suivantes : * M<sup>(n+1)+</sup>&nbsp;&minus;&nbsp;SOD + O<sub>2</sub><sup>&minus;</sup> → M<sup>n+</sup> &minus; SOD + O<sub>2</sub> * M<sup>n+</sup> &minus; SOD + O<sub>2</sub><sup>&minus;</sup> + 2H<sup>+</sup> → M<sup>(n+1)+</sup> &minus; SOD + H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>. où M = [[Cuivre|Cu]] (n=1) ; [[Manganèse|Mn]] (n=2) ; [[Fer|Fe]] (n=2) ; [[Nickel|Ni]] (n=2). Considérant ces équations, tout élément métallique impliqué dans un couple redox monoélectronique, dont le [[potentiel d'oxydo-réduction]] à [[Potentiel hydrogène|pH]] physiologique est compris entre les potentiels<ref>potentiels à pH=7, 25°C, et contre l'[[électrode standard à hydrogène]]</ref> des réactions d'oxydation (-0,33V, en [[dioxygène]]) et de réduction (+0,89V en [[peroxyde d'hydrogène]]) du superoxyde peut être employé au sein d'une SOD. Bien que ces cations métalliques (excepté le fer(II)) ne possèdent pas un potentiel approprié à l'état libre, les [[ligand]]s (i.e. [[histidine]], [[cystéine]], [[aspartate]]) du centre métallique influent sur le potentiel redox du cation, permettant ainsi la [[catalyseur|catalyse]] de la réaction de dismutation du superoxyde. Dans l'enzyme à cuivre et zinc, le zinc n'a pas de rôle catalytique. [[Image:SODsite.gif|thumb|Structure du site actif de la Mn-SOD mitochondriale humaine]] ==Les SOD dans les êtres vivants== La localisation chez les êtres vivants des différents types de SOD est discutée dans cette section. Le [[cytosol]] de presque toutes les cellules [[eucaryote]]s contient la forme à [cuivre]]-[[zinc]] de la SOD (CuZn-SOD). (Par exemple, la CuZn-SOD qui est disponible comme produit commercial est purifiée à partir des [[globule rouge|globules rouges]] bovins : [[Protein_Data_Bank|PDB]] [http://www.rcsb.org/pdb/cgi/explore.cgi?pid=26081034364676&page=0&pdbId=1SXA 1SXA], EC 1.15.1.1). L'enzyme à Cu-Zn est un homodimère de [[poids moléculaire]] de 32 500 ''daltons''. Les deux sous-unités interagissent principalement par des mécanismes [[hydrophobe]]s et [[électrostatique]]s. Les [[ligand (chimie)|ligand]]s du cuivre et du zinc sont des chaînes latérales d'[[histidine]]. Les [[mitochondrie]]s des cellules [[eucaryote]]s, et beaucoup de [[bactérie]]s (par exemple ''[[E. coli]]'') contiennent une SOD à [[manganèse]] (Mn-SOD). (Par exemple, le Mn-SOD mitochondriale humaine: [[Protein_Data_Bank| PDB]] [http://www.rcsb.org/pdb/navbarsearch.do?inputQuickSearch=1N0J 1N0J], EC 1.15.1.1). Les ligands du [[manganèse]] sont trois chaines latérales d'[[histidine]], une chaine latérale d'[[aspartate]] et une molécule d'eau ou un ion OH<sup>-</sup> suivant l'état d'oxydation du manganèse (respectivement II et III). ''E. coli'' et d'autres bactéries contiennent aussi la forme à [[fer]] de l'enzyme. Certaines bactéries contiennent la Fe-SOD d'autres la Mn-SOD, et certaines contiennent les deux ou des SOD ''cambialistiques'' pouvant fonctionner soit avec le Fe, soit avec le manganèse en fonction de la [[biodisponibilité]] des [[cation]]s de ces métaux. Fe-SOD d'''E. coli'': [[Protein_Data_Bank| PDB]] [http://www.rcsb.org/pdb/cgi/explore.cgi?pid=28071034364826&page=0&pdbId=1ISA 1ISA], EC 1.15.1.1). Les sites actifs de la Mn-SOD et de la Fe-SOD contiennent le même type de chaînes latérales et ont quasiment la même structure. ===Être humain=== Chez l'être humain, il y a coexistence de trois formes de SOD. Un type de CuZn-SOD (SOD1) se trouve dans le [[cytoplasme]], la Mn-SOD (SOD2, ) dans les [[mitochondrie]]s et un deuxième type de CuZn-SOD (SOD3) est extracellulaire. Les [[gène]]s correspondant aux SOD1-3 se trouvent respectivement dans les chromosomes 21, 6 et 4 (21q22.1, 6q25.3 et 4p15.3-p15.1). ==Physiologie== {{Article détaillé|Radical libre}} Le [[Radical libre|radical]]-[[anion]] [[superoxyde]] O<sub>2</sub><sup>-</sup>) [[dismutation|dismute]] spontanément en O<sub>2</sub> et H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> mais, dans les conditions [[physiologique]]s, la vitese de cette réaction bimoléculaire est faible et le temps de vie du superoxyde est suffisamment long pour qu'il puisse soit oxyder des composants des [[macromolécule]]s biologiques ([[acide nucléique|acides nucléiques]], [[protéine]]s …), soit générer d'autres [[radical libre|espèces réactives oxygénées]] bien plus toxiques que le superoxyde lui-même (telles que le péroxynitrite en réagissant avec NO ou le radical [[hydroxyle]] en réagissant avec le H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>). Pour éviter la toxicité du superoxyde et de ses dérivés, l'[[Évolution_(biologie)|évolution]] a permis d'obtenir des SOD hautement efficaces. La CuZn-SOD a la plus grande constante de vitesse [[catalyse|catalytique]] connue pour une enzyme, k<sub>cat</sub>=~10<sup>9</sup> M<sup>-1</sup> s<sup>-1</sup>). La réaction entre la CuZn-SOD et le superoxyde n'est limitée que par la [[Diffusion de la matière|diffusion]] du superoxyde vers le site actif de l'enzyme. Les autres SOD sont légèrement moins efficaces (k<sub>cat</sub>=~10<sup>8</sup> M<sup>-1</sup> s<sup>-1</sup>.) Dans les conditions normales, la SOD réduit efficacement la concentration de superoxyde dans les tissus vivants, empêchant la toxicité du superoxyde de se manifester. ===Mutations=== L'importance physiologique des SOD a été mise en évidence à l'aide d'études réalisées sur des lignées de souris [[Organisme génétiquement modifié|génétiquement modifiées]] dans lesquelles un des types de SOD a été inactivé. Effets des mutations : * Les souris dépourvues de SOD1 (CuZn-SOD cytosolique) développent une grande quantité de pathologies parmi lesquelles des cancers du foie, une accélération de la perte de masse musculaire avec l'âge, une incidence précoce de la [[cataracte]] et une [[espérance de vie]] réduite. *Les souris dépourvues de SOD2 (Mn-SOD) meurent quelques jours après la naissance dans des conditions de [[stress oxydant]] massif. *Les souris dépourvues de SOD3 ne présentent, par contre, aucune anomalie visible. ==Utilisation cosmétique== Une étude<ref>F. Campana, Topical superoxide dismutase reduces post-irradiation breast cancer fibrosis, J. Cell. Mol. Med., 2004, 8(1), 109-116. [http://www.jcmm.org/en/pdf/8/1/jcmm008.001.11.pdf Texte en accès libre - PDF 333kB]</ref> décrit une utilisation possible de la CuZn-SOD pour réduire le [[stress oxydant]] subi par la peau, par exemple pour réduire la [[fibrose]] causée par les traitements radiologique du cancer du sein. Toutefois, cette étude n'est que préliminaire, en raison de limitations du protocole expérimental (pas de double aveugle, ni de groupe [[Placebo (pharmacologie)|placébo]]). == Voir aussi == * [[Catalase]] ===Notes et références=== <references/> ===Bibliographie=== * {{en}} Barry Halliwell & John Gutteridge, Free Radicals in Biology and Medicine, Oxford University Press, USA, 1999. ==Liens externes== * {{OMIM|147450}} (SOD1), {{OMIM|147460}} (SOD2), {{OMIM|185490}} (SOD3) and {{OMIM|105400}} (ALS) * {{en}} [http://www.alsod.org/ The ALS Online Database] * {{en}} [http://www.worthington-biochem.com/SODBE/default.html Un aperçu de la littérature scientifique concernant les SOD] *[http://www.senescence.info/causes.html Discussion de rôle des SOD dans le vieillissement]. {{Portail Biochimie}} [[Catégorie:Métalloprotéine]] [[Catégorie:Oxydoréductase]] [[Catégorie:EC 1.15.1]] [[Catégorie:Antioxydant]] [[ca:Superòxid dismutasa]] [[de:Superoxiddismutase]] [[en:Superoxide dismutase]] [[es:Superóxido dismutasa]] [[he:סופראוקסיד דיסמוטאז]] [[it:Superossido dismutasi]] [[ja:スーパーオキシドディスムターゼ]] [[nl:Superoxide dismutase]] [[pl:Dysmutaza ponadtlenkowa]] [[ru:Супероксиддисмутаза]]