ISOMERASER: PROCESSER, FUNKTIONER, NOMENKLATUR OG UNDERKLASSER - BIOLOGI - 2025

De isomeraser er en klasse af enzymer involveret i omlejringen af strukturelle eller positionelle isomerer og stereoisomerer af forskellige molekyler. De er til stede i stort set alle cellulære organismer og udfører funktioner i forskellige sammenhænge.

Enzymer i denne klasse virker på et enkelt substrat, på trods af det faktum, at nogle kan være kovalent forbundet med kofaktorer, ioner, blandt andre. Den generelle reaktion kan derfor ses som følger:

XY → YX

Reaktionerne katalyseret af disse enzymer involverer en intern omorganisering af bindingerne, hvilket kan betyde ændringer i funktionen af ​​funktionelle grupper, i placeringen af ​​dobbeltbindinger mellem kulstof blandt andre uden ændringer i molekylformlen af ​​substratet.

Handlingsmekanisme af Isopentenyl Pyrophosphate Isomerase, der katalyserer isomeriseringen af ​​isopentenyl pyrophosphate til dimethylallyl pyrophosphate (Kilde: Yjlu22 via Wikimedia Commons)

Isomeraserne har forskellige funktioner i en lang række biologiske processer, inden for hvilke det er muligt at inkludere de metaboliske ruter, den cellulære opdeling, DNA-replikationen, for at nævne nogle få.

Isomeraser var de første industrielt anvendte enzymer til produktion af sirupper og andre sukkerholdige fødevarer takket være deres evne til at interkonvertere isomererne i forskellige typer kulhydrater.

Biologiske processer, hvori de deltager

Isomeraser deltager i flere vitale cellulære processer. Blandt de mest fremtrædende er DNA-replikation og -emballering, katalyseret af topoisomeraser. Disse begivenheder er afgørende for nukleinsyrereplikation såvel som for dens kondensation inden celledeling.

Glykolyse, en af ​​de centrale metabolske veje i cellen, inkluderer mindst tre isomere enzymer, nemlig phosphoglucoseisomerase, triosphosphatisomerase og phosphoglyceratmutase.

Konverteringen af ​​UDP-galactose til UDP-glucose i galactosekatabolismebanen udføres ved virkningen af ​​en epimerase. Hos mennesker er dette enzym kendt som UDP-glucose 4-epimerase.

Proteinfoldning er en vigtig proces for funktionen af ​​mange enzymer i naturen. Protein-disulfidisomerase-enzymet hjælper med foldning af proteiner, der indeholder disulfidbroer, ved at modificere deres position i molekylerne, som det bruger som substrat.

Funktioner

Hovedfunktionen af ​​enzymer, der hører til klassen af ​​isomeraser, kan ses som transformering af et substrat gennem en lille strukturændring for at gøre det modtageligt for yderligere behandling med enzymer nedstrøms i en metabolisk vej, for eksempel.

Et eksempel på isomerisering er ændringen fra phosphatgruppen i position 3 til carbonet i position 2 i 3-phosphoglyceratet for at omdanne det til 2-phosphoglycerat, katalyseret af enzymet phosphoglyceratmutase i den glycolytiske vej, hvorved der genereres en forbindelse med højere energi hvilket er et funktionelt substrat af enolase.

nomenklatur

Klassificeringen af ​​isomeraser følger de generelle regler for klassificering af enzymer foreslået af enzymkommissionen i 1961, hvor hvert enzym modtager en numerisk kode for sin klassificering.

Placeringen af ​​numrene i nævnte kode angiver hver af opdelingen eller kategorierne i klassificeringen, og disse numre er forudgående med bogstaverne "EC".

For isomeraser repræsenterer det første tal enzymklassen, det andet angiver den type isomerisering, de udfører, og den tredje substratet, hvorpå de virker.

Nomenklaturen for klassen af ​​isomeraser er EC.5. Det har syv underklasser, så enzymer med koden fra EC.5.1 til EC.5.6 findes. Der er en sjette "underklasse" af isomeraser kendt som "andre isomeraser", hvis kode er EC.5.99, da den inkluderer enzymer med forskellige isomerasefunktioner.

Betegnelsen på underklasser foretages hovedsageligt efter den type isomerisering, som disse enzymer udfører. På trods af dette kan de også modtage navne, såsom racemaser, epimeraser, cis-trans-isomeraser, isomeraser, tautomeraser, mutaser eller cyclo-isomeraser.

underklasser

Der er 7 klasser af enzymer i isomerasefamilien:

EC.5.1 Racemaser og epimeraser

De katalyserer dannelsen af ​​racemiske blandinger baseret på a-carbonets position. De kan virke på aminosyrer og derivater (EC.5.1.1), på hydroxysyregrupper og derivater (EC.5.1.2), på kulhydrater og derivater (EC.5.1.3) og andre (EC.5.1.99).

EC.5.2

De katalyserer omdannelsen mellem cis og trans isomere former af forskellige molekyler.

EC.5.3 Intramolekylær isomeraser

Disse enzymer er ansvarlige for isomeriseringen af ​​indre dele i det samme molekyle. Der er nogle, der udfører redoxreaktioner, hvor elektrondonoren og acceptoren er det samme molekyle, så de ikke klassificeres som oxidoreduktaser.

De kan handle ved at konvertere aldoser og ketoser (EC.5.3.1) på keto- og enolgrupper (EC.5.3.2), ændre placeringen af ​​CC-dobbeltbindinger (EC.5.3.3) for SS-disulfidbindinger (EC.5.3.4) og andre "oxidoreduktaser" (EC.5.3.99).

EC.5.4 Intramolekylære transferaser (mutaser)

Disse enzymer katalyserer positionsændringerne for forskellige grupper inden for det samme molekyle. De klassificeres efter den type gruppe, de "flytter".

Der er phosphomuttaser (EC.5.4.1), dem, der overfører aminogrupper (EC.5.4.2), dem, der overfører hydroxylgrupper (EC.5.4.3), og dem, der overfører andre typer grupper (EC.5.4. 99).

EC.5.5 Intramolekylære lyaser

De katalyserer "eliminering" af en gruppe, der er en del af et molekyle, men er stadig kovalent bundet til den.

EC.5.6 Isomeraser, der ændrer makromolekylær konformation

De kan virke ved at ændre konformationen af ​​polypeptider (EC.5.6.1) eller nukleinsyrer (EC.5.6.2).

EC.5.99 Andre isomeraser

Denne underklasse samler enzymer, såsom Thiocyanate-isomerase og 2-hydroxychrome-2-carboxylate-isomerase.

Referencer

1. Adams, E. (1972). Aminosyrer Racemaser og Epimeraser. Enzymerne, 6, 479–507.
2. Boyce, S., & College, T. (2005). Enzymklassificering og nomenklatur. Encyclopedia of Life Sciences, 1–11.
3. Cai, CZ, Han, LY, Ji, ZL, & Chen, YZ (2004). Enzymfamilieklassificering efter supportvektormaskiner. Proteiner: Struktur, funktion og bioinformatik, 55, 66–76.
4. Dugave, C., & Demange, L. (2003). Cis - transisomerisering af organiske molekyler og biomolekyler: implikationer og anvendelser. Chemical Reviews, 103, 2475-2532.
5. Encyclopedia Britannica. (2018). Hentet 3. marts 2019 fra britannica.com
6. Freedman, RB, Hirst, TR, & Tuite, MF (1994). Proteindisulfidisomerase: bygning af broer i proteinfoldning. TIBS, 19, 331–336.
7. Murzin, A. (1996). Strukturel klassificering af proteiner: nye superfamilier Alexey G Murzin. Strukturel klassificering af proteiner: Nye superfamilier, 6, 386–394.
8. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger-principper for biokemi. Omega-udgaver (5. udgave).
9. Nomenklaturudvalg for International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB). (2019). Hentet fra qmul.ac.uk
10. Thoden, JB, Frey, PA, & Holden, HM (1996). Molekylær struktur af NADH / UDP-glucose-abortivt kompleks af UDP-galactose 4-Epimerase fra Escherichia coli: Implikationer for den katalytiske mekanisme. Biokemi, 35, 5137-5144.