Izomerázy biologické procesy, funkcie, názvoslovie a podtriedy



izomerázy sú triedou enzýmov zapojených do štruktúrneho alebo pozičného prešmyku izomérov a stereoizomérov rôznych molekúl. Sú prítomné prakticky vo všetkých bunkových organizmoch, ktoré plnia funkcie v rôznych kontextoch.

Enzýmy tejto triedy pôsobia na jeden substrát, hoci niektoré z nich môžu byť okrem iného kovalentne spojené s kofaktormi, iónmi. Všeobecnú reakciu preto môžeme vidieť nasledovne:

X-Y → Y-X

Reakcie katalyzované týmito enzýmami znamenajú vnútorné preskupenie väzieb, čo môže znamenať zmeny v polohe funkčných skupín, v polohe dvojitých väzieb medzi uhlíkmi, okrem iného, ​​bez zmien molekulového vzorca substrátu..

Izomerázy vykonávajú rôzne funkcie vo veľkom množstve biologických procesov, ktoré zahŕňajú metabolické cesty, bunkové delenie, replikáciu DNA, aby sme vymenovali aspoň niektoré z nich..

Izomerázy boli prvými enzýmami, ktoré sa priemyselne používali na výrobu sirupov a iných sladkých potravín vďaka svojej schopnosti interkonvertovať izoméry rôznych typov sacharidov..

index

  • 1 Biologické procesy, na ktorých sa zúčastňujú
  • 2 Funkcie
  • 3 Nomenklatúra
  • 4 Podtriedy
    • 4.1 EC.5.1 Racemázy a epimerázy
    • 4.2 EC.5.2 Cis-trans-izomerázy
    • 4.3 intramolekulárne izomerázy EC.5.3
    • 4.4. Intramolekulárne transferázy EC.5.4 (mutázy)
    • 4.5 EC.5.5 Intramolekulárne lyázy
    • 4.6 EC.5.6 Izomerázy, ktoré menia makromolekulovú konformáciu
    • 4.7 EC.5.99 Iné izomerázy
  • 5 Referencie

Biologické procesy, na ktorých sa zúčastňujú

Izomerázy sa podieľajú na mnohých životne dôležitých bunkových procesoch. Medzi najvýznamnejšie patrí replikácia a balenie DNA, katalyzované topoizomerázami. Tieto udalosti sú rozhodujúce pre replikáciu nukleovej kyseliny, ako aj pre jej kondenzáciu pred bunkovým delením.

Glykolýza, jedna z centrálnych metabolických ciest v bunke, zahŕňa aspoň tri izomérne enzýmy, a to: fosfoglukózovú izomerázu, triosefosfát izomerázu a fosfoglycerát mutázu.

Konverzia UDP-galaktózy na UDP-glukózu v dráhe katabolizmu galaktózy sa dosahuje pôsobením epimerázy. U ľudí je tento enzým známy ako UDP-glukóza 4-epimeráza.

Skladanie proteínov je základným procesom fungovania mnohých enzýmov v prírode. Enzym proteín-disulfidová izomeráza napomáha skladaniu proteínov obsahujúcich disulfidové mostíky modifikáciou ich polohy v molekulách, ktoré používajú ako substrát..

funkcie

Hlavnú funkciu enzýmov patriacich do triedy izomeráz možno vnímať ako funkciu transformácie substrátu prostredníctvom malej štrukturálnej zmeny, aby bola náchylná na ďalšie spracovanie enzýmami v smere metabolizmu, napríklad.

Príkladom izomerizácie je zmena fosfátovej skupiny v polohe 3 na uhlík v polohe 2 3-fosfoglycerátu, aby sa premenila na 2-fosfoglycerát, katalyzovaný enzýmom fosfoglycerát mutáza v glykolytickej dráhe, ktorá generuje zlúčeninu s vyššou energiou. ktorý je funkčným substrátom enolázy.

názvoslovie

Klasifikácia izomeráz sa riadi všeobecnými pravidlami klasifikácie enzýmov navrhnutými Enzymovou komisiou v roku 1961, v ktorých každý enzým dostáva číselný kód pre svoju klasifikáciu..

Poloha čísiel v uvedenom kóde označuje každú divíziu alebo kategóriu v klasifikácii a pred týmito číslami sa nachádzajú písmená "ES"..

Pri izomerázach prvé číslo predstavuje enzymatickú triedu, druhá označuje typ izomerizácie, ktorú vykonávajú, a tretí substrát, na ktorom pôsobia..

Nomenklatúra triedy izomerázy je EC.5. Má sedem podtried, takže nájdete enzýmy s kódom EC.5.1 až EC.5.6. Existuje šiesta "podtrieda" izomeráz známych ako "iné izomerázy", ktorých kód je EC.5.99, pretože zahŕňa enzýmy s rôznymi izomerázovými funkciami.

Denotácia podtried sa vykonáva hlavne podľa typu izomerizácie, ktorú tieto enzýmy vykonávajú. Napriek tomu môžu tiež dostávať názvy, ako sú racemázy, epimerázy, cis-trans-izomerázy, izomerázy, tautomerázy, mutázy alebo cykloizomerázy..

podtriedy

V skupine izomeráz je 7 tried enzýmov:

EC.5.1 Racemázy a epimerázy

Katalyzujú tvorbu racemických zmesí na základe polohy a-uhlíka. Môžu pôsobiť na aminokyseliny a deriváty (EC.5.1.1), na skupiny a deriváty hydroxykyselín (EC.5.1.2), na sacharidy a deriváty (EC.5.1.3) a iné (EC.5.1.99).

EC.5.2 Cis-trans-izomerázy

Katalyzujú konverziu medzi cis a trans izomérnymi formami rôznych molekúl.

EC.5.3 Intramolekulárne izomerázy

Tieto enzýmy sú zodpovedné za izomerizáciu vnútorných častí v tej istej molekule. Tam sú niektoré, ktoré vykonávajú oxidoredukčné reakcie, kde elektrón donor a akceptor je rovnaká molekula, takže nie sú klasifikované ako oxidoreduktázy.

Môžu pôsobiť interkonvertujúcimi aldózami a ketózami (EC.5.3.1), na keto- a enol- (EC.5.3.2) skupinách, pričom menia pozíciu CC dvojitých väzieb (EC.5.3.3), SS disulfidových väzieb ( EC.5.3.4) a iné "oxidoreduktázy" (EC.5.3.99).

EC.5.4 intramolekulárne transferázy (mutázy)

Tieto enzýmy katalyzujú zmeny polohy rôznych skupín v rovnakej molekule. Sú klasifikované podľa typu skupiny, ktorá sa pohybuje..

Existujú fosfomonázy (EC.5.4.1), tie, ktoré prenášajú aminoskupiny (EC.5.4.2), tie, ktoré prenášajú hydroxylové skupiny (EC.5.4.3) a tie, ktoré prenášajú iné typy skupín (EC.5.4.). 99).

EC.5.5 Intramolekulárne lyázy

Katalyzujú "elimináciu" skupiny, ktorá je súčasťou molekuly, ale ktorá nie je kovalentne spojená s ňou.

EC.5.6 Izomerázy, ktoré menia makromolekulovú konformáciu

Môžu pôsobiť zmenou konformácie polypeptidov (EC.5.6.1) alebo nukleových kyselín (EC.5.6.2)..

EC.5.99 Iné izomerázy

Táto podtrieda spája enzýmy, ako je tiokyanát izomeráza a 2-hydroxymén-2-karboxylát izomeráza.

referencie

  1. Adams, E. (1972). Aminokyseliny Racemázy a epimerázy. The Enzymes, 6, 479-507.
  2. Boyce, S., & College, T. (2005). Klasifikácia a nomenklatúra enzýmu. Encyklopédia vied o živote, 1-11.
  3. Cai, C. Z., Han, L. Y., Ji, Z. L., & Chen, Y. Z. (2004). Klasifikácia rodiny enzýmov pomocou podporných vektorových strojov. Proteíny: štruktúra, funkcia a bioinformatika, 55, 66-76.
  4. Dugave, C., & Demange, L. (2003). Cis - Trans izomerizácia organických molekúl a biomolekulov: implikácie a aplikácie. Chemical Reviews, 103, 2475-2532.
  5. Encyklopédia Britannica. (2018). Získané 3. marca 2019, z britannica.com
  6. Freedman, R.B., Hirst, T.R., & Tuite, M.F. (1994). Proteín disulfidová izomeráza: budovanie mostov pri skladaní proteínov. TIBS, 19, 331-336.
  7. Murzin, A. (1996). Štruktúrna klasifikácia proteínov: nové superrodiny Alexey G Murzin. Štruktúrna klasifikácia proteínov: New Superfamilies, 6, 386-394.
  8. Nelson, D.L., & Cox, M. M. (2009). Lehningerove zásady biochémie. Vydania Omega (5. vydanie).
  9. Výbor pre nomenklatúru Medzinárodnej únie biochémie a molekulárnej biológie (NC-IUBMB). (2019). Zdroj: qmul.ac.uk
  10. Thoden, J. B., Frey, P. A., & Holden, H.M. (1996). Molekulárna štruktúra NADH / UDP-glukózového abortívneho komplexu UDP-galaktózy 4-Epimeráza z Escherichia coli: Dôsledky pre katalytický mechanizmus. Biochemistry, 35, 5137-5144.