Transferazy procesów biologicznych, funkcji, nazewnictwa i podklas



The transferazy są enzymami odpowiedzialnymi za przenoszenie grup funkcyjnych substratu, który działa jako dawca na inny, który działa jako receptor. Większość podstawowych procesów metabolicznych w życiu obejmuje enzymy transferazy.

Pierwsza obserwacja reakcji katalizowanych przez te enzymy została udokumentowana w 1953 r. Przez dr R. K. Mortona, który obserwował transfer grupy fosforanowej z fosfatazy alkalicznej do β-galaktozydazy, która działała jako receptor dla grupy fosforanowej.

Nomenklaturę enzymów transferazy na ogół przeprowadza się zgodnie z naturą cząsteczki, która akceptuje grupę funkcyjną w reakcji, na przykład: metylotransferaza DNA, transferaza glutationowa, 1,4-α-glukan 6-α-glukozylotransferaza, między innymi.

Transferazy są enzymami o znaczeniu biotechnologicznym, zwłaszcza w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym. Ich geny mogą być modyfikowane w celu spełnienia określonych czynności w organizmach, przyczyniając się tym samym bezpośrednio do zdrowia konsumenta, poza korzyściami żywieniowymi.

Leki prebiotyczne dla flory jelitowej są bogate w transferazy, ponieważ biorą udział w tworzeniu węglowodanów, które sprzyjają wzrostowi i rozwojowi korzystnych mikroorganizmów w jelitach.

Niedobory, uszkodzenia strukturalne i przerwy w procesach katalizowanych przez transferazy powodują akumulację produktów wewnątrz komórki, dlatego z takimi enzymami wiąże się wiele różnych chorób i patologii.

Nieprawidłowe działanie transferaz powoduje między innymi choroby takie jak galaktozemia, choroba Alzheimera, choroba Huntingtona.

Indeks

  • 1 Procesy biologiczne, w których uczestniczą
  • 2 Funkcje
  • 3 Nazewnictwo
  • 4 podklasy
    • 4.1 EC.2.1 Przenoszenie grup atomu węgla
    • 4.2 EC.2.2 Transfer grup aldehydowych lub ketonowych
    • 4.3 EC.2.3 Acyltransferazy
    • 4.4 EC.2.4 Glikozylotransferazy
    • 4.5 EC.2.5 Przenieść grupy alkilowe lub arylowe, z wyjątkiem grup metylowych
    • 4.6 EC.2.6 Transfer grup azotu
    • 4.7 EC.2.7 Grupy transferu zawierające grupy fosforanowe
    • 4.8 EC.2.8 Grupy transferowe zawierające siarkę
    • 4.9 EC.2.9 Grupy transferowe zawierające selen
    • 4.10 EC.2.10 Przeniesienie grup zawierających molibden lub wolfram
  • 5 referencji

Procesy biologiczne, w których uczestniczą

Wśród dużej liczby procesów metabolicznych, w które zaangażowane są transferazy, jest biosynteza glikozydów i metabolizm cukrów w ogólności.

Enzym glukotransferaza jest odpowiedzialny za koniugację antygenów A i B na powierzchni czerwonych krwinek. Te różnice w wiązaniu antygenów pochodzą z polimorfizmu aminokwasów Pro234Ser w oryginalnej strukturze B-transferaz.

S-transferaza glutationowa w wątrobie uczestniczy w detoksykacji komórek wątroby, pomagając im chronić je przed reaktywnymi formami tlenu (ROS), wolnymi rodnikami i nadtlenkami wodoru, które gromadzą się w cytoplazmie komórkowej i są wysoce toksyczny.

Asparaginianowa transferaza karbamylowa katalizuje biosyntezę pirymidyn w metabolizmie nukleotydów, podstawowych składników kwasów nukleinowych i cząsteczek wysokoenergetycznych stosowanych w wielu procesach komórkowych (takich jak na przykład ATP i GTP).

Transferazy uczestniczą bezpośrednio w regulacji wielu procesów biologicznych poprzez wyciszanie przez mechanizmy epigenetyczne sekwencji DNA, które kodują informacje niezbędne do syntezy elementów komórkowych.

Acetylotransferazy histonowe acetylowały konserwowane reszty lizyny w histonach przez przeniesienie grupy acetylowej z cząsteczki acetylo-CoA. Ta acetylacja stymuluje aktywację transkrypcji związaną z rozwojem lub relaksacją euchromatyny.

Fosfotransferazy katalizują transfer grup fosforanowych w prawdopodobnie wszystkich komórkowych kontekstach metabolicznych. Ma ważną rolę w fosforylacji węglowodanów.

Aminotransferazy katalizują odwracalne przeniesienie grup aminowych z aminokwasów na tlenowe, jedną z wielu transformacji aminokwasów za pośrednictwem enzymów zależnych od witaminy B6.

Funkcje

Transferazy katalizują ruch grup chemicznych spełniających reakcję pokazaną poniżej. W następującym równaniu litera „X” oznacza cząsteczkę donora grupy funkcyjnej „Y”, a „Z” działa jako akceptor.

X-Y + Z = X + Y-Z

Są to enzymy z silnymi elementami elektroujemnymi i nukleofilowymi w swoim składzie; te elementy są odpowiedzialne za zdolność przenoszenia enzymu.

Grupy mobilizowane przez transferazy to na ogół reszty aldehydowe i ketonowe, grupy acylowe, glukozylowe, alkilowe, azotowe i bogate w azot, grupy fosforowe, zawierające siarkę, między innymi..

Nomenklatura

Klasyfikacja transferaz jest zgodna z ogólnymi zasadami klasyfikacji enzymów zaproponowanymi przez Enzyme Commission w 1961 r. Według komitetu każdy enzym otrzymuje kod liczbowy do klasyfikacji.

Pozycja liczb w kodzie wskazuje każdy z podziałów lub kategorii w klasyfikacji, a liczby te są poprzedzone literami „EC”.

W klasyfikacji transferaz pierwsza liczba reprezentuje klasę enzymatyczną, druga liczba symbolizuje typ grupy, którą przenoszą, a trzecia liczba odnosi się do substratu, na którym działają.

Nomenklatura klasy transferaz jest EC.2. Ma dziesięć podklas, więc enzymy znajdują się w kodzie z EC.2.1 aż do EC.2.10.  Każde oznaczenie podklasy odbywa się głównie według grupy typów, która przenosi enzym.

Podklasy

Dziesięć klas enzymów z rodziny transferaz to:

EC.2.1 Przenoszenie grup atomu węgla

Przenoszą grupy zawierające pojedynczy węgiel. Na przykład metylotransferaza przenosi grupę metylową (CH3) do zasad azotowych DNA. Enzymy z tej grupy bezpośrednio regulują translację genów.

EC.2.2 Transfer grup aldehydowych lub ketonowych

Mobilizują grupy aldehydowe i grupy ketonowe zawierające sacharydy jako grupy receptorów. Karbamylotransferaza reprezentuje mechanizm regulacji i syntezy pirymidyn.

EC.2.3 Acyltransferazy

Enzymy te przenoszą grupy acylowe na pochodne aminokwasów. Peptydylotransferaza wykonuje zasadnicze tworzenie wiązań peptydowych między sąsiednimi aminokwasami podczas procesu translacji.

EC.2.4 Glikozylotransferazy

Katalizują one tworzenie wiązań glikozydowych przy użyciu grup cukrów fosforanowych jako grup dawców. Wszystkie żywe istoty prezentują sekwencje DNA dla glikozylotransferaz, ponieważ uczestniczą w syntezie glikolipidów i glikoprotein.

EC.2.5 Przenieść grupy alkilowe lub arylowe, z wyjątkiem grup metylowych

Mobilizują na przykład grupy alkilowe lub arylowe (inne niż CH3) jako grupy dimetylowe. Wśród nich jest transferaza glutationowa, o której wspomniano powyżej.

EC.2.6 Przenoszenie grup azotu

Enzymy tej klasy przenoszą grupy azotowe, takie jak -NH2 i -NH. Wśród tych enzymów są aminotransferazy i transaminazy.

EC.2.7 Grupy transferowe zawierające grupy fosforanowe

Katalizują fosforylację substratów. Ogólnie substratami tych fosforylacji są cukry i inne enzymy. Fosfotransferazy transportują cukry do wnętrza komórki przez ich fosforylację jednocześnie.

EC.2.8 Grupy transferowe zawierające siarkę

Charakteryzują się katalizowaniem przenoszenia grup zawierających siarkę w ich strukturze. Transferaza koenzymu A należy do tej podklasy.

EC.2.9 Grupy transferowe zawierające selen

Są one powszechnie znane jako selenotransferazy. Mobilizują one grupy L-serylu do przenoszenia RNA.

EC.2.10 Przenosi grupy zawierające molibden lub wolfram

Transferazy z tej grupy mobilizują grupy zawierające molibden lub wolfram do cząsteczek, które posiadają grupy siarczkowe jako akceptory.

Referencje

  1. Alfaro, J.A., Zheng, R.B., Persson, M., Letts, J.A., Polakowski, R., Bai, Y., ... & Evans, S.V. (2008). Glikozylotransferazy grupy krwi A i B ABO (H) rozpoznają substrat poprzez specyficzne zmiany konformacyjne. Journal of Biological Chemistry, 283 (15), 10097-10108.
  2. Aranda Moratalla, J. (2015). Obliczeniowe badanie metylotransferaz DNA. Analiza mechanizmu epigenetycznego metylacji DNA (Thesis-Doctoral, University of Valencia-Spain).
  3. Armstrong, R. N. (1997). Struktura, mechanizm katalityczny i ewolucja transferaz glutationowych. Badania chemiczne w toksykologii, 10 (1), 2-18.
  4. Aznar Cano, E. (2014). Badanie fagowe „Helicobacter pylori” metodami fenotypowymi i genotypowymi (rozprawa doktorska, Universidad Complutense de Madrid)
  5. Boyce, S. i Tipton, K. F. (2001). Klasyfikacja i nomenklatura enzymów. eLS.
  6. Bresnick, E. i Mossé, H. (1966). Karbamylotransferaza asparaginianowa z wątroby szczura. Biochemical Journal, 101 (1), 63.
  7. Gagnon, S.M., Legg, M.S., Polakowski, R., Letts, J.A., Persson, M., Lin, S., ... & Borisova, S. N. (2018). Konserwowane reszty Arg188 i Asp302 są krytyczne dla organizacji miejsca aktywnego i katalizy w ludzkiej glikozylotransferazach grupy A i B ABO (H) krwi. Glycobiology, 28 (8), 624-636
  8. Grimes, W. J. (1970). Transferazy kwasu sialowego i poziomy kwasu sialowego w normalnych i transformowanych komórkach. Biochemistry, 9 (26), 5083-5092.
  9. Grimes, W. J. (1970). Transferazy kwasu sialowego i poziomy kwasu sialowego w normalnych i transformowanych komórkach. Biochemistry, 9 (26), 5083-5092.
  10. Hayes, J. D., Flanagan, J. U. i Jowsey, I. R. (2005). Transferazy glutationowe. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol., 45, 51-88.
  11. Hersh, L. B. i Jencks, W. P. (1967). Koenzym A Kinetyka transferazy i reakcje wymiany. Journal of Biological Chemistry, 242 (15), 3468-3480
  12. Jencks, W. P. (1973). 11 Koenzym A Transferazy. In The enzymes (tom 9, str. 483-496). Academic Press.
  13. Lairson, L.L., Henrissat, B., Davies, G.J. i Withers, S.G. (2008). Glikozylotransferazy: struktury, funkcje i mechanizmy. Roczny przegląd biochemii, 77
  14. Lairson, L.L., Henrissat, B., Davies, G.J. i Withers, S.G. (2008). Glikozylotransferazy: struktury, funkcje i mechanizmy. Roczny przegląd biochemii, 77.
  15. Lambalot, R. H., Gehring, A.M., Flugel, R.S., Zuber, P., LaCelle, M., Marahiel, M.A., ... & Walsh, C. T. (1996). Nowy enzym nadrodziny transferaz fosfopantetenylowych. Chemistry & biology, 3 (11), 923-936
  16. Mallard, C., Tolcos, M., Leditschke, J., Campbell, P., i Rees, S. (1999). Zmniejszenie immunoreaktywności acetylotransferazy choliny, ale nie immunoreaktywność receptora muskarynowego w pniu mózgu niemowląt SIDS. Journal of neuropathology and experimental neurology, 58 (3), 255-264
  17. Mannervik, B. (1985). Izoenzymy transferazy glutationowej. Postępy w enzymologii i pokrewnych dziedzinach biologii molekularnej, 57, 357-417
  18. MEHTA, P. K., HALE, T. I. i CHRISTEN, P. (1993). Aminotransferazy: demonstracja homologii i podział na podgrupy ewolucyjne. European Journal of Biochemistry, 214 (2), 549-561
  19. Monro, R. E., Staehelin, T., Celma, M.L. i Vazquez, D. (1969, styczeń). Aktywność peptydylotransferazy rybosomów. Sympozja In Cold Spring Harbor na temat biologii ilościowej (tom 34, str. 357-368). Cold Spring Harbor Laboratory Press.
  20. Montes, C. P. (2014). Enzymy w żywności? Biochemia jadalna. Dziennik uniwersytecki UNAM, 15, 12.
  21. Morton, R. K. (1953). Aktywność transferazy enzymów hydrolitycznych. Nature, 172 (4367), 65.
  22. Negishi, M., Pedersen, L.G., Petrotchenko, E., Shevtsov, S., Gorokhov, A., Kakuta, Y. i Pedersen, L.C. (2001). Struktura i funkcja sulfotransferaz. Archives of biochemistry and biophysics, 390 (2), 149-157
  23. Komitet nomenklatury Międzynarodowej Unii Biochemii i Biologii Molekularnej (NC-IUBMB). (2019). Pobrane z qmul.ac.uk
  24. Rej, R. (1989). Aminotransferazy w chorobie. Kliniki w medycynie laboratoryjnej, 9 (4), 667-687.
  25. Xu, D., Song, D., Pedersen, L.C. i Liu, J. (2007). Badanie mutacyjne 2-O-sulfotransferazy siarczanu heparanu i 2-O-sulfotransferazy siarczanu chondroityny. Journal of Biological Chemistry, 282 (11), 8356-8367