L’enzyme citrate synthase catalyse la première étape d’un processus métabolique cellulaire appelé cycle de l’acide citrique. Ce processus se produit dans la majorité des cellules animales, végétales et bactériennes, produisant de l’énergie cellulaire pour la vie, sous la forme d’une molécule appelée ATP. La première étape de cette réaction en chaîne utilise les produits du métabolisme du sucre pour produire une substance appelée citrate, qui est ensuite traitée pour produire de l’énergie. Comme de nombreuses enzymes, la citrate synthase doit d’abord se lier à une molécule spécifique, son substrat, avant de devenir chimiquement active.
La citrate synthase est produite dans presque tous les types de cellules. C’est le catalyseur qui initie la première étape de la réaction métabolique de base connue sous le nom de cycle de l’acide citrique ou cycle de Krebs, qui se produit dans tous les organismes qui ont besoin d’oxygène pour le métabolisme. Le cycle de l’acide citrique produit de l’ATP, une molécule utilisée pour alimenter les processus de base des cellules vivantes, comme la respiration et la reproduction. La citrate synthase est la première enzyme de la longue chaîne de catalyseurs du cycle de Krebs, et la quantité produite régule la vitesse à laquelle l’ensemble du cycle peut se dérouler.
Comme toutes les enzymes, la citrate synthase possède une structure protéique spécifique qui lui permet de catalyser des réactions. Il existe dans le corps sous deux états distincts en fonction de sa conformation ou de sa forme : une variété active et inactive. Au cours de la glycolyse, le sucre glucose, dérivé des aliments, a été métabolisé en divers produits chimiques, dont deux molécules d’acétate qui aident à initier le cycle de Krebs. Lorsqu’elle est liée par une molécule d’oxaloacétate, la citrate synthase change de conformation et ouvre une région à sa surface à laquelle se lie l’acétyl-CoA.
Le mécanisme de la citrate synthase nécessite une activation, qui se produit lorsqu’elle se lie à un composé appelé son substrat, dans ce cas l’oxaloacétate, dans un processus appelé ajustement induit. La conformation inactive de la citrate synthase est connue sous le nom de forme ouverte. Comme d’autres protéines, cette enzyme est composée de nombreuses molécules d’acides aminés. Lorsqu’il se lie à l’oxaloacétate, la forme est modifiée car certains acides aminés sont liés entre eux, se refermant et formant une sorte de cercle autour du substrat. Cette forme fermée est la forme d’activation qui permet au cycle de l’acide citrique de se dérouler.
Une fois que l’enzyme s’est liée à l’acétyl-CoA, elle attache une partie des molécules d’acétyle à l’oxaloacétate, tout en supprimant chimiquement la section de CoA. La partie transférée, une molécule d’acétate à deux carbones, est ensuite liée à l’oxaloacétate, synthétisant un nouveau composé à six carbones appelé citrate. Cette réaction permet aux atomes de carbone des composés d’être déplacés plus loin dans le cycle de l’acide citrique dans une molécule facilement transportable, où ils participeront à une série de transformations métaboliques par lesquelles la cellule génère plus d’ATP.