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

De transferaser er enzymer, der overfører funktionelle grupper af et substrat virker som donor til en anden fungerer som en modtager. De fleste af de metaboliske processer, der er essentielle for livet, involverer transferaseenzymer.

Den første observation af reaktionerne katalyseret af disse enzymer blev dokumenteret i 1953 af Dr. RK Morton, der observerede overførslen af ​​en phosphatgruppe fra en alkalisk phosphatase til en ß-galactosidase, der fungerede som en receptor for phosphatgruppen.

Glycin N-methyltransferase (Kilde: Jawahar Swaminathan og MSD-personale ved Det Europæiske Bioinformatikinstitut via Wikimedia Commons)

Nomenklaturen til transferase-enzymer fremstilles generelt i henhold til arten af ​​molekylet, der accepterer den funktionelle gruppe i reaktionen, for eksempel: DNA-methyltransferase, Glutathione-transferase, 1,4-a-glucan 6-a-glucosyltransferase, blandt andet.

Transferases er enzymer med bioteknologisk betydning, især i fødevare- og medicinalindustrien. Deres gener kan modificeres til at udføre specifikke aktiviteter i organismer og således bidrage direkte til forbrugernes sundhed ud over den ernæringsmæssige fordel.

Prebiotiske medikamenter til tarmfloraen er rig på transferaser, da disse deltager i dannelsen af ​​kulhydrater, der favoriserer vækst og udvikling af gavnlige mikroorganismer i tarmen.

Mangler, strukturelle skader og afbrydelser i processerne katalyseret af transferaser forårsager ophobning af produkter inden i cellen, hvorfor mange forskellige sygdomme og patologier er forbundet med sådanne enzymer.

Fejlen i transferaser forårsager sygdomme som galactosæmi, Alzheimers, Huntingtons sygdom, blandt andre.

Biologiske processer, hvori de deltager

Blandt det store antal metaboliske processer, hvori transferaser deltager, er biosyntesen af ​​glykosider og metabolismen af ​​sukkerarter generelt.

Et glucotransferaseenzym er ansvarligt for konjugeringen af ​​A- og B-antigener på overfladen af ​​røde blodlegemer. Disse variationer i antigenbinding forårsages af en polymorfisme af Pro234Ser-aminosyrerne i den oprindelige struktur af B-transferaser.

Glutathione-S-transferase i leveren deltager i afgiftning af leverceller, hvilket hjælper med at beskytte dem mod reaktive iltarter (ROS), frie radikaler og hydrogenperoxider, der akkumuleres i cellecytoplasmaet og er meget giftig.

Glutathione-S-Transferase (Kilde: Jawahar Swaminathan og MSD-personale ved Det Europæiske Bioinformatikinstitut via Wikimedia Commons)

Aspartatcarbamoyltransferase katalyserer biosyntesen af ​​pyrimidiner i metabolismen af ​​nukleotider, grundlæggende komponenter i nukleinsyrer og højenergimolekyler anvendt i flere cellulære processer (såsom ATP og GTP, for eksempel).

Transferaser deltager direkte i reguleringen af ​​mange biologiske processer ved at dæmpe DNA-sekvenserne, der koder for den information, der er nødvendig til syntese af celleelementer, ved hjælp af epigenetiske mekanismer.

Histonacetyltransferaser acetylatkonserverede lysinrester på histoner ved overførsel af en acetylgruppe fra et acetyl-CoA-molekyle. Denne acetylering stimulerer aktiveringen af ​​transkription, der er forbundet med afvikling eller afslapning af euchromatin.

Phosphotransferaser katalyserer overførslen af ​​phosphatgrupper i sandsynligvis alle cellulære metaboliske sammenhænge. Det har en vigtig rolle i kulhydratphosphorylering.

Aminotransferaser katalyserer den reversible overførsel af aminogrupper fra aminosyrer til oxider, en af ​​mange aminosyretransformationer formidlet af vitamin B6-afhængige enzymer.

Funktioner

Transferaser katalyserer bevægelsen af ​​kemiske grupper ved at udføre reaktionen vist nedenfor. I den følgende ligning repræsenterer bogstavet "X" donormolekylet i den funktionelle gruppe "Y" og "Z" fungerer som acceptoren.

XY + Z = X + YZ

Dette er enzymer med stærke elektronegative og nukleofile elementer i deres sammensætning; Disse elementer er ansvarlige for enzymets overførelseskapacitet.

De grupper, der er mobiliseret ved hjælp af transferaserne, er generelt aldehyd- og ketonrester, acyl, glucosyl, alkyl, nitrogenholdige og nitrogenrige grupper, phosphor, svovlholdige grupper, blandt andre.

nomenklatur

Klassificeringen af ​​transferaser følger de generelle regler for klassificering af enzymer foreslået af enzymkommissionen i 1961. Ifølge udvalget modtager hvert enzym en numerisk kode for sin klassificering.

Placeringen af ​​numrene i koden indikerer hver af opdelingerne eller kategorierne i klassificeringen, og disse numre er forudgående med bogstaverne "EC".

Ved klassificering af transferaser repræsenterer det første tal enzymklassen, det andet tal symboliserer typen af ​​gruppe, de overfører, og det tredje tal henviser til det underlag, de virker på.

Nomenklaturen for klassen af ​​transferaser er EC.2. Det har ti underklasser, så der er enzymer med koden fra EC.2.1 til EC.2.10. Hver betegnelse af underklassen foretages hovedsageligt efter den type gruppe, der overfører enzymet.

underklasser

De ti klasser af enzymer i transferase-familien er:

EC.2.1 Overfør grupper af et carbonatom

De overfører grupper, der inkluderer et enkelt kulstof. Methyltransferase overfører for eksempel en methylgruppe (CH3) til de nitrogenholdige baser af DNA. Enzymerne i denne gruppe regulerer direkte translationen af ​​gener.

EC.2.2 Overfør aldehyd- eller ketonegrupper

De mobiliserer aldehydgrupper og ketongrupper med saccharider som receptorgrupper. Carbamyltransferase repræsenterer en mekanisme til regulering og syntese af pyrimidiner.

EC.2.3 Acyltransferaser

Disse enzymer overfører acylgrupper til derivater af aminosyrer. Peptidyltransferase udfører den essentielle dannelse af peptidbindinger mellem tilstødende aminosyrer under translationsprocessen.

EC.2.4 Glycosyltransferaser

De katalyserer dannelsen af ​​glykosidbindinger under anvendelse af phosphatsukkergrupper som donorgrupper. Alle levende væsener præsenterer DNA-sekvenser for glycosyltransferaser, da de deltager i syntesen af ​​glycolipider og glycoproteiner.

EC.2.5 Overfør alkyl- eller arylgrupper bortset fra methylgrupper

De mobiliserer for eksempel alkyl- eller arylgrupper (bortset fra CH3) som dimethylgrupper. Blandt dem er glutathione transferase, som blev nævnt tidligere.

EC.2.6 Overfør kvælstofgrupper

Enzymer af denne klasse overfører nitrogengrupper såsom -NH2 og -NH. Disse enzymer inkluderer aminotransferaser og transaminaser.

EC.2.7 Overførselsgrupper indeholdende phosphatgrupper

De katalyserer phosphorylering af substrater. Generelt er substraterne for disse phosphoryleringer sukkerarter og andre enzymer. Phosphotransferaser transporterer sukker ind i cellen og samtidig fosforylerer dem.

EC.2.8 Overførselsgrupper indeholdende svovl

De er kendetegnet ved katalysering af overførslen af ​​grupper, der indeholder svovl i deres struktur. Coenzym A-transferase hører til denne underklasse.

EC.2.9 Overførselsgrupper indeholdende selen

De er almindeligt kendt som seleniotransferaser. Disse mobiliserer L-serilgrupper til at overføre RNA'er.

EC.2.10 Overførselsgrupper indeholdende enten molybdæn eller wolfram

Transferaserne fra denne gruppe mobiliserer grupper indeholdende molybdæn eller wolfram til molekyler, der har sulfidgrupper som acceptorer.

Referencer

1. Alfaro, JA, Zheng, RB, Persson, M., Letts, JA, Polakowski, R., Bai, Y.,… & Evans, SV (2008). ABO (H) blodgruppe A og B glycosyltransferaser genkender substrat via specifikke konformationelle ændringer. Journal of Biologisk Kemi, 283 (15), 10097-10108.
2. Aranda Moratalla, J. (2015). Computational undersøgelse af DNA-methyltransferaser. Analyse af den epigenetiske mekanisme af DNA-methylering (doktorafhandling, University of Valencia-Spain).
3. Armstrong, RN (1997). Struktur, katalytisk mekanisme og udvikling af glutathione-transferaser. Kemisk forskning i toksikologi, 10 (1), 2-18.
4. Aznar Cano, E. (2014). Undersøgelse af fager af »Helicobacter pylori» efter fænotype og genotype metoder (doktorafhandling, Universidad Complutense de Madrid)
5. Boyce, S., & Tipton, KF (2001). Enzymklassificering og nomenklatur. Els.
6. Bresnick, E., & Mossé, H. (1966). Aspartat carbamoyltransferase fra rottelever. Biochemical Journal, 101 (1), 63.
7. Gagnon, SM, Legg, MS, Polakowski, R., Letts, JA, Persson, M., Lin, S.,… & Borisova, SN (2018). Konserverede rester Arg188 og Asp302 er kritiske for aktiv stedorganisation og katalyse i humant ABO (H) blodgruppe A og B glycosyltransferaser. Glycobiology, 28 (8), 624-636
8. Grimes, WJ (1970). Sialinsyreoverførsler og sialinsyreniveauer i normale og transformerede celler. Biokemi, 9 (26), 5083-5092.
9. Grimes, WJ (1970). Sialinsyreoverførsler og sialinsyreniveauer i normale og transformerede celler. Biokemi, 9 (26), 5083-5092.
10. Hayes, JD, Flanagan, JU, & Jowsey, IR (2005). Glutathione-transferaser. Annu. Præ. Pharmacol. Toxicol. 45, 51-88.
11. Hersh, LB, & Jencks, WP (1967). Koenzym A Transferase-kinetik og udvekslingsreaktioner. Journal of Biologisk Kemi, 242 (15), 3468-3480
12. Jencks, WP (1973). 11 Coenzym A-overførsler. I enzymerne (bind 9, s. 483-496). Academic Press.
13. Lairson, LL, Henrissat, B., Davies, GJ, & Withers, SG (2008). Glykosyltransferaser: strukturer, funktioner og mekanismer. Årlig gennemgang af biokemi, 77
14. Lairson, LL, Henrissat, B., Davies, GJ, & Withers, SG (2008). Glykosyltransferaser: strukturer, funktioner og mekanismer. Årlig gennemgang af biokemi, 77.
15. Lambalot, RH, Gehring, AM, Flugel, RS, Zuber, P., LaCelle, M., Marahiel, MA,… & Walsh, CT (1996). Et nyt enzym superfamilie phosphopantetheinyltransferaser. Kemi & biologi, 3 (11), 923-936
16. Mallard, C., Tolcos, M., Leditschke, J., Campbell, P., & Rees, S. (1999). Nedsættelse af cholinacetyltransferase-immunoreaktivitet, men ikke muskarin-m2-receptorimmunoreaktivitet i hjernestammen hos SIDS-spædbørn. Tidsskrift for neuropatologi og eksperimentel neurologi, 58 (3), 255-264
17. Mannervik, B. (1985). Isoenzymerne af glutathione transferase. Fremskridt inden for enzymologi og beslægtede områder inden for molekylærbiologi, 57, 357-417
18. MEHTA, PK, HALE, TI, & CHRISTEN, P. (1993). Aminotransferaser: demonstration af homologi og opdeling i evolutionære undergrupper. European Journal of Biochemistry, 214 (2), 549-561
19. Monro, RE, Staehelin, T., Celma, ML, & Vazquez, D. (1969, januar). Peptidyltransferaseaktiviteten af ​​ribosomer. I Cold Spring Harbor-symposier om kvantitativ biologi (bind 34, s. 357-368). Cold Spring Harbor Laboratory Press.
20. Montes, CP (2014). Enzymer i mad? Biokemi af det spiselige. UNAM University Magazine, 15, 12.
21. Morton, RK (1953). Transferase-aktivitet af hydrolytiske enzymer. Nature, 172 (4367), 65.
22. Negishi, M., Pedersen, LG, Petrotchenko, E., Shevtsov, S., Gorokhov, A., Kakuta, Y., & Pedersen, LC (2001). Struktur og funktion af sulfotransferaser. Arkiv for biokemi og biofysik, 390 (2), 149-157
23. Nomenklaturudvalg for International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB). (2019). Hentet fra qmul.ac.uk
24. Rej, R. (1989). Aminotransferaser i sygdom. Klinikker i laboratoriemedicin, 9 (4), 667-687.
25. Xu, D., Song, D., Pedersen, LC, & Liu, J. (2007). Mutationsundersøgelse af heparansulfat 2-O-sulfotransferase og chondroitinsulfat 2-O-sulfotransferase. Journal of Biologisk Kemi, 282 (11), 8356-8367