Fonctions Zinc de R. Borgacci

quoi

Qu'est ce que le zinc?

Le zinc, qui est considéré comme un nutriment essentiel pour la santé humaine, remplit de nombreuses fonctions dans tout le corps.

Zinc dans le corps humain

Le corps humain contient environ 2-4 grammes de zinc. La plupart se trouvent dans les organes, avec des concentrations plus importantes dans la prostate et dans les yeux. il est également abondant dans le cerveau, les muscles, les os, les reins et le foie. Le sperme est particulièrement riche en zinc, facteur clé du fonctionnement de la prostate et de la croissance des organes reproducteurs.

Fonctions et rôle biologique

Le zinc semble avoir des fonctions et des rôles biologiques très importants, en particulier dans la constitution et le fonctionnement d'enzymes, d'acides nucléiques et de protéines de natures diverses. Dans les peptides, les ions zinc sont souvent coordonnés avec les chaînes latérales des acides aminés de l'acide aspartique, de l'acide glutamique, de la cystéine et de l'histidine. Cependant, la description théorique et informatique de cette liaison du zinc dans les protéines - ainsi que celle d'autres métaux de transition - est difficile à expliquer.

Chez l'homme, les fonctions biologiques et les rôles du zinc sont omniprésents. Il interagit avec un large éventail de ligands organiques et joue un rôle essentiel dans le métabolisme des acides nucléiques de l'ARN et de l'ADN, dans la transduction du signal et dans l'expression des gènes. Le zinc régule également l'apoptose - la mort cellulaire. Une étude de 2006 a estimé qu'environ 10% des protéines humaines sont liées au rôle biologique du zinc, sans parler des centaines d'autres facteurs peptidiques impliqués dans le transport des minéraux; une étude "in silico" similaire - simulation sur ordinateur - dans la plante Arabidopsis thaliana a révélé 2367 protéines liées au zinc.

Dans le cerveau, le zinc est stocké dans des vésicules synaptiques spécifiques de neurones glutamatergiques et peut moduler l’excitabilité neuronale. Il joue un rôle clé dans la plasticité synaptique et donc dans la fonction d'apprentissage complexe. L'homéostasie du zinc joue également un rôle essentiel dans la régulation fonctionnelle du système nerveux central. On pense que les déséquilibres de l'homéostasie du zinc dans le système nerveux central peuvent entraîner des concentrations excessives de zinc synaptique pouvant entraîner:

• Neurotoxicité, due au stress oxydatif mitochondrial - par exemple, en interrompant certaines enzymes impliquées dans la chaîne de transport d'électrons, telles que le complexe I, le complexe III et l'α-cétoglutarate déshydrogénase
• Homéostasie prolongée du calcium
• Excitotoxicité neuronale glutamatergique
• Interférence avec la transduction du signal intraneuronal.

La L et la D histidine, des isomères du même acide aminé, facilitent l'absorption du zinc dans le cerveau. SLC30A3 - membre de la famille des porteurs 30 de soluté 3 ou transporteur de zinc 3 - est le principal vecteur de zinc impliqué dans l'homéostasie des minéraux dans le cerveau.

enzymes

Comme nous l'avons dit, parmi les nombreuses fonctions biochimiques et rôles du zinc, il y a la constitution de l'enzyme.

Le zinc (plus précisément l'ion Zn2 ​​+) est un acide de Lewis très efficace, qui en fait un agent catalytique utile pour l'hydroxylation et d'autres réactions enzymatiques. Il possède également une géométrie de coordination flexible, qui permet aux protéines qui l'utilisent de modifier rapidement la conformation pour effectuer diverses réactions biologiques. Deux exemples d’enzymes contenant du zinc sont: l’anhydrase carbonique et la carboxypeptidase, nécessaires au processus de régulation du dioxyde de carbone (CO2) et à la digestion des protéines.

Zinc et anhydrase carbonique

Dans le sang des vertébrés, l'enzyme anhydrase carbonique convertit le CO2 en bicarbonate et le même enzyme transforme le bicarbonate en CO2 ultérieurement expiré par les poumons. Sans cette enzyme, à un pH sanguin normal, la conversion se produirait environ un million de fois plus lentement ou nécessiterait un pH de 10 ou plus. La β-carbone anhydrase non apparentée est essentielle aux plantes pour la formation des feuilles, la synthèse de l'acide acétique indolique (auxine) et la fermentation alcoolique.

Zinc et carboxypeptidase

L'enzyme carboxypeptidase clive les liaisons peptidiques pendant la digestion des protéines; plus précisément, il facilite l'attaque nucléophile sur le groupe CO du peptide, générant un nucléophile hautement réactif ou activant le carbonyle pour l'attaque

de la polarisation. Il stabilise également l’état intermédiaire tétraédrique - ou état de transition - qui

il est généré par l'attaque nucléophile du carbone carbonyle. Enfin, il doit stabiliser l'atome de

l’azote amide afin d’en faire un groupe sortant approprié, une fois que la liaison CN est

été brisé.

signalisation

Le zinc a la fonction d'un messager capable d'activer des chemins de signalisation. Beaucoup de ces voies renforcent la croissance aberrante du cancer. L'une des thérapies anticancéreuses prévoit le ciblage des convoyeurs ZIP (protéine de type irt - protéine de transport du zinc). Ce sont des protéines de transport membranaire de la famille des réactifs solutés qui contrôlent la transmission intramembranaire du zinc et régulent ses concentrations intracellulaires et cytoplasmiques.

Autres protéines

Le zinc a une fonction structurelle dans le soi-disant "doigt de zinc" - ou doigts de zinc, régions protéiques spécifiques pouvant se lier à l'ADN. Le doigt de zinc fait partie de certains facteurs de transcription, protéines qui reconnaissent les séquences d'ADN au cours des processus de réplication et de transcription.

Les ions doigt de zinc-zinc aident à maintenir la structure du doigt en se liant de manière coordonnée à quatre acides aminés du facteur de transcription. Le facteur de transcription enveloppe l'hélice d'ADN et utilise les différentes "portions" de doigts pour se lier avec précision à la séquence cible.

Dans le plasma sanguin, le zinc est lié et transporté par l'albumine (60% - faible affinité) et par la transferrine (10%). Ce dernier transporte également du fer, ce qui réduit l'absorption de zinc et inversement. Un antagonisme similaire se produit également entre le zinc et le cuivre. La concentration de zinc dans le plasma sanguin reste relativement constante quelle que soit la prise orale - avec des aliments ou des suppléments - de zinc. Les cellules des glandes salivaires, les glandes de la prostate, le système immunitaire et les cellules intestinales utilisent la signalisation au zinc pour communiquer entre elles.

Dans certains micro-organismes, dans l'intestin et dans le foie, le zinc peut être stocké à l'intérieur des réserves de métallothionéine. La cellule intestinale MT est capable de réguler l'absorption de zinc dans les aliments de 15 à 40%. Cependant, un apport insuffisant ou excessif peut être nocif. En fait, en raison du principe d'antagonisme, un excès de zinc compromet l'absorption du cuivre.

Le transporteur de dopamine humain contient un site de liaison de haute affinité pour le zinc extracellulaire qui, une fois saturé, inhibe la recapture de la dopamine et amplifie l'efflux de dopamine induit par l'amphétamine - in vitro. La sérotonine humaine et les transporteurs de noradrénaline ne contiennent pas de sites de liaison du zinc.

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