Isomeraaside bioloogilised protsessid, funktsioonid, nomenklatuur ja alamklassid



The isomeraasid need on ensüümide klass, mis on seotud erinevate molekulide isomeeride ja stereoisomeeride struktuurses või positsioonilises ümberkorraldamises. Nad esinevad praktiliselt kõigis rakulistes organismides, mis täidavad funktsioone erinevates kontekstides.

Selle klassi ensüümid toimivad ühel substraadil, kuigi mõned võivad olla kovalentselt seotud kofaktoritega, ioonidega. Seega võib üldist reaktsiooni vaadelda järgmiselt:

X-Y → Y-X

Nende ensüümide poolt katalüüsitud reaktsioonid viitavad sidemete sisemisele ümberkorraldamisele, mis võib tähendada muutusi funktsionaalrühmade asendis süsinikuaatomite vaheliste kaksiksidemete asendis, ilma substraadi molekulaarse valemi muutuseta..

Isomeraasid täidavad mitmesuguseid bioloogilisi protsesse, mis hõlmavad metaboolseid teid, rakkude jagunemist, DNA replikatsiooni, et nimetada vaid mõningaid..

Isomeraasid olid esimesed ensüümid, mida kasutati tööstuslikult siirupite ja muude suhkrute toidu valmistamiseks tänu nende võimele muuta erinevate süsivesikute tüüpi isomeere..

Indeks

  • 1 Bioloogilised protsessid, milles nad osalevad
  • 2 Funktsioonid
  • 3 Nomenklatuur
  • 4 alamklassid
    • 4.1 EC.5.1 Ratsemaasid ja epimeraasid
    • 4.2 EC.5.2 Cis-trans-isomeraasid
    • 4.3 EC.5.3 intramolekulaarsed isomeraasid
    • 4.4 EC.5.4 intramolekulaarsed transferaasid (mutaasid)
    • 4.5 EC.5.5 Intramolekulaarsed lüsaasid
    • 4.6 EC.5.6 Isomeraasid, mis muudavad makromolekulaarset konformatsiooni
    • 4.7. EC.5.99 Muud isomeraasid
  • 5 Viited

Bioloogilised protsessid, milles nad osalevad

Isomeraasid osalevad mitmetes olulistes rakulistes protsessides. Kõige olulisemate hulka kuuluvad DNA replikatsioon ja pakendamine, mida katalüüsivad topoisomeraasid. Need sündmused on otsustava tähtsusega nukleiinhappe replikatsiooniks, samuti selle kondenseerumiseks enne rakkude jagunemist.

Glykolüüs, mis on üks rakkude keskseid ainevahetusradasid, sisaldab vähemalt kolme isomeerset ensüümi, nimelt: fosfoglükoosi isomeraasi, triosfosfaadi isomeraasi ja fosfoglütseraadi mutaasi..

UDP-galaktoosi konversioon UDP-glükoosiks galaktoosi katabolismi teel saavutatakse epimeraasi toimega. Inimestel tuntakse seda ensüümi UDP-glükoosi 4-epimeraasina.

Valkude kokkuklapistamine on oluline protsess paljude looduslike ensüümide toimimiseks. Proteiini-disulfiid-isomeraasi ensüüm aitab disulfiidsildu sisaldavate valkude voltimist kokku, muutes nende positsiooni molekulides, mida nad kasutavad substraadina.

Funktsioonid

Isomeraaside klassi kuuluvate ensüümide peamist funktsiooni võib vaadelda kui substraadi transformatsiooni väikese struktuurimuutuse kaudu, et muuta see vastuvõtlikuks edasiseks töötlemiseks metaboolses rajal olevate ensüümide poolt, näiteks.

Isomerisatsiooni näide on asendis 3 oleva fosfaatrühma muutumine 3-fosfoglütseraadi positsioonis 2 olevaks süsinikuks, et muuta see 2-fosfoglütseraadiks, mida katalüüsib glükolüütilises rada ensüümfosfütseraadi mutaas, mis genereerib kõrgema energiaühendi. mis on enolaasi funktsionaalne substraat.

Nomenklatuur

Isomeraaside klassifitseerimine järgib ensüümikomisjoni poolt 1961. aastal pakutud ensüümide klassifitseerimise üldreegleid, milles iga ensüüm saab klassifitseerimiseks numbrilise koodi..

Numbrite asukoht nimetatud koodis näitab klassifikatsiooni iga jaotust või kategooriat ning nende numbritele eelneb täht "EC"..

Isomeraaside puhul tähistab esimene number ensümaatilist klassi, teine ​​tähistab nende teostatava isomerisatsiooni tüüpi ja kolmandat substraati, millel nad toimivad..

Isomeraasiklassi nomenklatuur on EC.5. Sellel on seitse alamklassi, mistõttu leiate ensüüme, mille kood on EC.5.1 kuni EC.5.6. On olemas kuues isomeraaside "alamklass", mida tuntakse kui "teisi isomeraase", mille kood on EC.5.99, kuna see sisaldab mitmesuguste isomeraasifunktsioonidega ensüüme.

Alamklasside tähistamine toimub peamiselt vastavalt nende ensüümide isomeerimise tüübile. Sellele vaatamata võivad nad saada ka selliseid nimesid nagu ratsemaasid, epimeraasid, cis-trans-isomeraasid, isomeraasid, tautomeraasid, mutaasid või tsükloisomeraasid..

Alamklassid

Isomeraaside perekonnas on 7 ensüümide klassi:

EC.5.1 Rasemaasid ja epimeraasid

Nad katalüüsivad ratseemiliste segude moodustumist a-süsiniku positsiooni alusel. Nad võivad mõjutada aminohappeid ja nende derivaate (EC.5.1.1), hüdroksühapete rühmi ja derivaate (EC.5.1.2), süsivesikuid ja derivaate (EC.5.1.3) ja teisi (EC.5.1.99)..

EC.5.2 Cis-trans-Isomeraasid

Nad katalüüsivad erinevate molekulide cis- ja trans-isomeersete vormide muundumist.

EC.5.3 Intramolekulaarsed isomeraasid

Need ensüümid vastutavad sama molekuli sisemiste osade isomerisatsiooni eest. On mõned, mis viivad läbi oksüdeerimise reaktsioone, kus elektronidoonor ja aktseptor on sama molekul, nii et neid ei klassifitseerita oksüdoreduktaasideks.

Nad võivad toimida keto- ja enool- (EC.5.3.2) rühmade aldooside ja ketooside (EC.5.3.1) muundamise teel, muutes CC kaksiksidemete (EC.5.3.3), SS-disulfiidsidemete positsiooni ( EC.5.3.4) ja muud "oksüdoreduktaasid" (EC.5.3.99).

EC.5.4 intramolekulaarsed transferaasid (mutaasid)

Need ensüümid katalüüsivad sama molekuli erinevate rühmade positsiooni muutusi. Need klassifitseeritakse vastavalt rühmale, mis liigub.

Seal on fosfoon-faasid (EC.5.4.1), need, mis kannavad aminorühmi (EC.5.4.2), need, mis kannavad hüdroksüülrühmi (EC.5.4.3), ja need, mis kannavad teist tüüpi rühmi (EC.5.4. 99).

EC.5.5 Intramolekulaarsed lüsaasid

Nad katalüüsivad molekuli osa kuuluva rühma "kõrvaldamist", kuid ei ole sellega kovalentselt seotud.

EC.5.6 Isomeraasid, mis muudavad makromolekulaarset konformatsiooni

Nad võivad toimida muutes polüpeptiidide (EC.5.6.1) või nukleiinhapete konformatsiooni (EC.5.6.2)..

EC.5.99 Muud isomeraasid

See alaklass koondab ensüüme, nagu tiotsüanaadi isomeraas ja 2-hüdroksümeteen-2-karboksülaadi isomeraas.

Viited

  1. Adams, E. (1972). Aminohapped Ratsemaasid ja epimeraasid. The Enzymes, 6, 479-507.
  2. Boyce, S., & College, T. (2005). Ensüümide klassifikatsioon ja nomenklatuur. Encyclopedia of Life Sciences, 1-11.
  3. Cai, C. Z., Han, L. Y., Ji, Z. L., & Chen, Y. Z. (2004). Ensüümide perekonna klassifikatsioon toe vektorite abil. Valgud: struktuur, funktsioon ja bioinformaatika, 55, 66-76.
  4. Dugave, C., & Demange, L. (2003). Cis - orgaaniliste molekulide ja biomolekulide trans-isomerisatsioon: mõju ja rakendused. Chemical Reviews, 103, 2475-2532.
  5. Encyclopedia Britannica. (2018). Välja otsitud 3. märtsil 2019, britannica.com
  6. Freedman, R. B., Hirst, T. R., ja Tuite, M. F. (1994). Valgu disulfiidi isomeraas: sildade ehitamine valgu voltimisele. TIBS, 19, 331-336.
  7. Murzin, A. (1996). Valkude struktuurne klassifikatsioon: uued superpered Aleksei G Murzin. Valkude struktuurne klassifikatsioon: New Superfamilies, 6, 386-394.
  8. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehningeri biokeemia põhimõtted. Omega väljaanded (5. ed.).
  9. Rahvusvahelise Biokeemia ja Molekulaarbioloogia Liidu (NC-IUBMB) nomenklatuurikomitee. (2019). Välja otsitud aadressilt qmul.ac.uk
  10. Thoden, J. B., Frey, P. A., & Holden, H. M. (1996). Escherichia coli UDP-galaktoosi 4-epimeraasi NADH / UDP-glükoosi Abortive kompleksi molekulaarne struktuur: katalüütilise mehhanismi mõjud. Biochemistry, 35, 5137-5144.