Lactoperoxydase

La lactoperoxydase est une oxydoréductase qui catalyse la réaction :

2 donneurs phénoliques + H2O2    2 radicaux phénoxyle des donneurs + 2 H2O.

Lactoperoxydase
Caractéristiques générales
Symbole LPO
Synonymes SPO
Homo sapiens
Locus 17q22
Masse moléculaire 80 288 Da[1]
Nombre de résidus 712 acides aminés[1]
Entrez 4025
HUGO 6678
OMIM 150205
UniProt P22079
RefSeq (ARNm) NM_001160102.1, NM_006151.2
RefSeq (protéine) NP_001153574.1, NP_006142.1
Ensembl ENSG00000167419

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Liens accessibles depuis GeneCards et HUGO.
Peroxydase
Structure d'une lactoperoxydase liée à l'hème (PDB 2R5L[2])
N° EC EC 1.11.1.7
N° CAS 9003-99-0
Cofacteur(s) Hème
Activité enzymatique
IUBMB Entrée IUBMB
IntEnz Vue IntEnz
BRENDA Entrée BRENDA
KEGG Entrée KEGG
MetaCyc Voie métabolique
PRIAM Profil
PDB RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum
GO AmiGO / EGO

Cette enzyme a été isolée pour la première fois en 1929 dans le lait à partir de l'observation que, dans certaines conditions, le lait ne se contaminait pas. Elle a ensuite été identifiée et étudiée par B. Reiter[3],[4], associé à K. Pruitt. Cette enzyme a non seulement des propriétés antioxydantes par la détoxication du peroxyde d'hydrogène mais aussi permet la production de composés antimicrobiens. Elle est capable de catalyser, en présence de peroxyde d'hydrogène, de l'iode, du brome et du thiocyanate et ainsi de produire les composés hypothiocyanite OSCN-, hypoiodite OI-, hypobromite OBr-.

Cette enzyme est constituée d'un noyau ferrique et ne supporte pas les traitements thermiques. De ce fait, elle peut être utilisée comme indicateur d'un traitement thermique du lait. Sans présence des cofacteurs iode, thiocyanate, brome, elle détoxifie le peroxyde et fait ce que l'on appelle une inhibition suicide (elle se détruit lors de la catalyse).

Exemple de réaction (détoxication du peroxyde d'hydrogène par conversion du thiocyanate en hypothiocyanite) :

H2O2 + [SCN]- → [OSCN]- + H2O.

Extrait

En grande majorité, la lactoperoxydase disponible est extraite du lait de vache ou du lactosérum, où elle est présente en grande quantité (50 mg l−1). Les concentrations les plus importantes sont reportées pour être trouvées chez le cochon d'Inde.

On la trouve aussi présente dans toutes les muqueuses. En particulier, on la retrouve dans la salive, dans les larmes, dans le mucus pulmonaire, dans le vagin.

Fonction

La lactoperoxydase a été identifiée comme agent antimicrobien dans le lait[5], la salive, les larmes, le poumon. Le système lactoperoxydase (lactoperoxydase, thiocyanate, percarbonate) est reconnu du codex alimentarius comme une alternative à la réfrigération du lait car il permet, à 37 °C, de conserver le lait à l'abri de toute contamination microbiennecodex. Ainsi, en activant cette fonction, on permet le transport du lait sur de longues distances à température ambiante.

Elle est aussi utilisée pour le traitement de fruits : exemple les mangues.

Les composés antimicrobiens principaux générés par la lactoperoxydase sont des composés connus pour être bactéricides ou bactériostatiques et cela selon le type de bactérie (Gram positif, Gram négatif). Les antimicrobiens (OSCN-, OI-) générés sont également virucides (OSCN, OI)[6] et fongiques (OI-).

Le mécanisme de fonctionnement de la lactoperoxydase a été expliqué en détail par Reiter puis repris par de Wit JN, van Hooydonk ACM. Elle produit principalement le composé hypothiocyanite à partir de thiocyanate qui est en équilibre avec la fonction acide, HOSCN. L'hypothiocyanite est connu pour avoir une action sur les groupements SH[7] des micro-organismes.

Les antimicrobiens sont connus pour être à large spectre et ne pas générer d'antibiorésistance. Par ailleurs, il a été démontré que le système n'attaque pas l'ADN[8] et n'est pas mutagène.

Applications

Ainsi qu'il a été précisé ci-dessus, les premières applications de la lactoperoxydase ont été dans le lait comme agent de conservation puis sur bon nombre d'aliments. Le composé hypothiocyanite a ainsi été reconnu comme un auxiliaire technologique utilisable sur les produits alimentaires afin d'en renforcer la sécurité alimentaire. Il existe des aliments « additivés » à la lactoperoxydase, exemple : crèmes.

On trouve également des produits cosmétiques, des solutions ophtalmiques, une gamme de produits bucco-dentaires comprenant le LPS.

Il est aussi connu qu'elle fonctionne bien en synergie avec la lactoferrine et le lysosyme.

Utilisation médicale

La lactoperoxydase est une oxydoréductase sécrétée par certaines glandes salivaires, pulmonaires[9]. De fait, elle joue un rôle important dans la défense immunitaire de l'homme ou de l'animal. Elle permet non seulement de détoxifier le peroxyde mais aussi de générer des antimicrobiens très puissants. Ainsi, par la production d'hypothiocyanite et la détoxication du peroxyde, elle est un des composés majeurs du système immunitaire[10]. On a constaté, très récemment, que le composé hypothiocyanite était absent chez les patients atteints de mucoviscidose[11],[12]. Dès lors, certains ont fait le lien entre le rétablissement des fonctions antimicrobiennes du poumon via l'apport du dit composé[13],[14].

Notes et références
  1. Les valeurs de la masse et du nombre de résidus indiquées ici sont celles du précurseur protéique issu de la traduction du gène, avant modifications post-traductionnelles, et peuvent différer significativement des valeurs correspondantes pour la protéine fonctionnelle.
  2. (en) Amit Kumar Singh, Nagendra Singh, Sujata Sharma, S. Baskar Singh, Punit Kaur, A. Bhushan, A. Srinivasan et Tej P. Singh, « Crystal Structure of Lactoperoxidase at 2.4 Å Resolution », Journal of Molecular Biology, vol. 376, no 4,‎ , p. 1060-1075 (PMID 18191143, DOI 10.1016/j.jmb.2007.12.012, lire en ligne)
  3. Reiter B., Härnulv G., Lactoperoxidase Antibacterial System: Natural occurrence, Biological Functions and Practical ; Applications. J. Food Protect. 47 no 9, p. 724-732. (1984)
  4. Oram J.D., Reiter B. (août 1966), The inhibition of streptococci by lactoperoxidase, thiocyanate and hydrogen peroxide. The effect of the inhibitory system on susceptible and resistant strains of group N streptococci, Biochem. J. 100 (2): 373–81. PMID 4290983
  5. de Wit JN, van Hooydonk ACM (1996). Structure, functions and applications of lactoperoxidase in natural antimicrobial systems. Netherlands Milk & Dairy Journal 50: 227-244
  6. Mikola H, Waris M, Tenovuo J. Inhibition of herpes simplex virus type 1, respiratory syncytial virus and echovirus type 11 by peroxidase-generated hypothiocyanite. Antiviral Res. 1995 Mar;26(2):161-71
  7. Thomas EL, Aune TM. Lactoperoxidase, peroxide, thiocyanate antimicrobial system : correlation of sulfhydryl oxidation with antimicrobial action. Infect. Immun. (1978); 20(2):456-63.
  8. White WE Jr, Pruitt KM, Mansson-Rahemtulla B. Peroxidase-Thiocyanate-Peroxide Antibacterial System Does Not Damage DNA. Antimicrob. Agents Chemother. 1983; 23(2): 267–272.
  9. Conner GE, Salathe M, Forteza R, Lactoperoxidase and hydrogen peroxide metabolism in the airway, Am. J. Respir. Crit. Care Med., 15 décembre 2002 ; 166 (12 Pt2):S57-1 Review
  10. Wijkstrom-Frei C, El-Chemaly S, Ali-Rachedi R, Gerson C, Cobas MA, Forteza R, Salathe M, Conner GE. Lactoperoxidase and human airway host defense. Am. J. Respir. Cell. Mol. Biol. 2003;29(2):206-12.
  11. Mowska, Patryk, Daniel Lorentzen, Katherine Excoffon, Joseph Zabner, Paul B. McCray, William M. Nauseef, Corinne Dupuy et Botond Bánfi. A novel host defense system of airways is defective in cystic fibrosis. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, 1er novembre 2006. Web. 26 novembre. 2009.
  12. Conner GE, Wijkstrom-Frei C, Randell SH, Fernandez VE, Salathe M. The lactoperoxidase system links anion transport to host defense in cystic fibrosis. FEBS Lett. 2007 ; 581(2):271-8.
  13. Public summary of positive opinion for orphan designation of hypothiocyanite / lactoferrin for the treatment of cystic fibrosis. Pre-authorisation Evaluation of Medicines for Human Use. European Medicines Agency. 2009-09-07. . Consulté le 2010-01-23.
  14. Meveol: orphan drug status granted by the FDA for the treatment of cystic fibrosis. United States Food and Drug Administration. 2009-11-05. . Consulté le 2010-01-23.
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