TRANSFERĀZES: PROCESI, FUNKCIJAS, NOMENKLATŪRA UN APAKŠKLASES - BIOLOĢIJA - 2025

The transferāzēm ir enzīmi, kas pārnes funkcionālas grupas substrāts, kas darbojas kā donors uz citu, kas darbojas kā ar uztvērēju. Lielākajā daļā dzīvībai svarīgo metabolisma procesu ir iesaistīti fermentu transferāzes.

Pirmais šo enzīmu katalizēto reakciju novērojums tika dokumentēts 1953. gadā Dr. RK Mortonam, kurš novēroja fosfātu grupas pārvietošanos no sārmainās fosfatāzes uz β-galaktozidāzi, kas darbojās kā fosfātu grupas receptūra.

Glicīna N-metiltransferāze (Avots: Jawahar Swaminathan un MSD darbinieki Eiropas Bioinformatikas institūtā, izmantojot Wikimedia Commons)

Transferāžu enzīmu nomenklatūra parasti tiek veidota pēc molekulas veida, kas reakcijā pieņem funkcionālo grupu, piemēram: DNS-metiltransferāze, Glutationa transferāze, 1,4-α-glikāna 6-α-glikozililtransferāze, starp citiem.

Transferāzes ir fermenti, kuriem ir biotehnoloģiska nozīme, īpaši pārtikas un zāļu rūpniecībā. Viņu gēnus var modificēt, lai veiktu specifiskas aktivitātes organismos, tādējādi tiešā veidā sniedzot ieguldījumu patērētāju veselībā, kas pārsniedz uzturvērtības ieguvumus.

Prebiotiskās zāles zarnu florai ir bagātas ar transferāzēm, jo ​​tās piedalās ogļhidrātu veidošanā, kas veicina labvēlīgu mikroorganismu augšanu un attīstību zarnās.

Trūkumi, strukturāli bojājumi un transferāžu katalizēto procesu pārtraukumi izraisa produktu uzkrāšanos šūnā, tāpēc ar šādiem fermentiem ir saistītas daudzas dažādas slimības un patoloģijas.

Transferāžu nepareiza darbība cita starpā izraisa tādas slimības kā galaktoēmija, Alcheimera slimība, Hantingtona slimība.

Bioloģiskie procesi, kuros viņi piedalās

Starp daudzajiem metabolisma procesiem, kuros piedalās transferāzes, ir glikozīdu biosintēze un cukuru metabolisms kopumā.

Glikotransferāzes enzīms ir atbildīgs par A un B antigēnu konjugāciju uz sarkano asins šūnu virsmas. Šīs antigēna saistīšanās variācijas izraisa sākotnējās B-transferāžu struktūras Pro234Ser aminoskābju polimorfisms.

Glutations-S-transferāze aknās piedalās aknu šūnu detoksikācijā, palīdzot tās pasargāt no reaktīvajām skābekļa sugām (ROS), brīvajiem radikāļiem un ūdeņraža peroksīdiem, kas uzkrājas šūnu citoplazmā un ir ļoti toksisks.

Glutations-S-Transferase (Avots: Jawahar Swaminathan un MSD darbinieki Eiropas Bioinformatikas institūtā, izmantojot Wikimedia Commons)

Aspartāta karbamoil-transferāze katalizē pirimidīnu biosintēzi nukleotīdu, nukleīnskābju pamatkomponentu un augstas enerģijas molekulu metabolismā, ko izmanto vairākos šūnu procesos (piemēram, ATP un GTP).

Transferāzes tieši piedalās daudzu bioloģisko procesu regulēšanā, ar epiģenētiskiem mehānismiem apklusinot DNS sekvences, kas kodē informāciju, kas nepieciešama šūnu elementu sintēzei.

Histona acetiltransferēzes ar acetonātu konservētā lizīna atlikumos uz histoniem pārvietojot acetilgrupu no acetil-CoA molekulas. Šī acetilācija stimulē transkripcijas aktivizēšanu, kas saistīta ar eihromatīna atdalīšanos vai relaksāciju.

Fosfotransferāzes katalizē fosfātu grupu pārnesi, iespējams, visos šūnu metabolisma apstākļos. Tam ir svarīga loma ogļhidrātu fosforilēšanā.

Aminotransferāzes katalizē aminoskābju atgriezenisku pāreju no aminoskābēm uz skābēm, kas ir viena no daudzajām aminoskābju pārvērtībām, kuras nodrošina B6 vitamīna atkarīgie enzīmi.

Iespējas

Transferāzes katalizē ķīmisko grupu kustību, izpildot reakciju, kas parādīta zemāk. Šajā vienādojumā burts "X" apzīmē funkcionālās grupas "Y" donora molekulu, un "Z" darbojas kā akceptors.

XY + Z = X + YZ

Tie ir fermenti ar spēcīgu elektronegatīvu un nukleofīlu elementu sastāvu; Šie elementi ir atbildīgi par fermenta pārneses spēju.

Transferāžu mobilizētās grupas parasti ir aldehīdu un ketonu atlikumi, acil-, glikozil-, alkil-, slāpekļa un slāpekļa bagātās grupas, fosfora un sēru saturošās grupas.

Nomenklatūra

Transferāžu klasifikācija notiek saskaņā ar vispārīgajiem fermentu klasifikācijas noteikumiem, ko 1961. gadā ierosināja Enzīmu komisija. Pēc komitejas domām, katrs ferments klasificēšanai saņem ciparu kodu.

Ciparu atrašanās vieta kodā norāda katru klasifikācijas dalījumu vai kategoriju, un pirms šiem cipariem ir burti "EC".

Transferāžu klasifikācijā pirmais cipars apzīmē enzīmu klasi, otrais cipars simbolizē grupas, kuru tās pārnes, un trešais cipars norāda uz substrātu, uz kura tās iedarbojas.

Transferāžu klases nomenklatūra ir EC.2 . Tam ir desmit apakšklases, tāpēc ir fermenti ar kodu no EC.2.1 līdz EC.2.10 . Katra apakšklases apzīmēšana galvenokārt tiek veikta pēc grupas veida, kas pārnes fermentu.

Apakšklases

Desmit fermentu klases transferāžu saimē ir:

EC.2.1. Oglekļa atoma pārvietošanas grupas

Viņi nodod grupas, kas satur vienu oglekli. Piemēram, metiltransferāze pārnes metilgrupu (CH3) uz DNS slāpekļa bāzēm. Šīs grupas fermenti tieši regulē gēnu tulkošanu.

EC.2.2. Pārvietot aldehīdu vai ketonu grupas

Viņi mobilizē aldehīdu grupas un ketonu grupas, kurās kā receptoru grupas ir saharīdi. Karbamiltransferāze ir pirimidīnu regulēšanas un sintēzes mehānisms.

EC.2.3 Aktiltransferāzes

Šie fermenti nodod acilgrupas aminoskābju atvasinājumiem. Peptidiltransferāze translācijas procesā veic būtisku peptīdu saišu veidošanos starp blakus esošajām aminoskābēm.

EC.2.4 Glikoziltransferāzes

Tie katalizē glikozīdisko saišu veidošanos, izmantojot donoru grupas fosfāta cukura grupas. Visās dzīvās būtnēs ir glikoziltransferāžu DNS sekvences, jo tās piedalās glikolipīdu un glikoproteīnu sintēzē.

EC.2.5 Pārnes alkil- vai arilgrupas, izņemot metilgrupas

Viņi mobilizē alkil- vai arilgrupas (izņemot CH3), piemēram, dimetilgrupas. Starp tiem ir glutationa transferāze, kas tika pieminēta iepriekš.

EC.2.6. Pārnes slāpekļa grupas

Šīs klases fermenti pārnes slāpekļa grupas, piemēram, -NH2 un -NH. Šie fermenti ietver aminotransferāzes un transamināzes.

EC.2.7 Pārnešanas grupas, kas satur fosfātu grupas

Tie katalizē substrātu fosforilēšanos. Parasti šo fosforilāciju substrāti ir cukuri un citi fermenti. Fosfotransferāzes transportē cukurus šūnā, vienlaicīgi tos fosforilējot.

EC.2.8 Pārneses grupas, kas satur sēru

Viņiem raksturīga tādu grupu pārvietošanas katalizēšana, kuru struktūrā ir sērs. Koenzīma A transferāze pieder šai apakšklasei.

EC.2.9 Pārneses grupas, kas satur selēnu

Tos parasti sauc par seleniotransferāzēm. Tie mobilizē L-serilu grupas, lai pārnestu RNS.

EC.2.10. Pārnešanas grupas, kas satur molibdēnu vai volframu

Šīs grupas transferāzes mobilizē grupas, kas satur molibdēnu vai volframu, molekulās, kurās par akceptoriem ir sulfīdu grupas.

Atsauces

1. Alfaro, JA, Zheng, RB, Persson, M., Letts, JA, Polakowski, R., Bai, Y.,… & Evans, SV (2008). ABO (H) A un B grupas asins glikoziltransferāzes atpazīst substrātu ar īpašām konformācijas izmaiņām. Journal of Biological Chemistry, 283 (15), 10097-10108.
2. Aranda Moratalla, J. (2015). DNS-metiltransferāžu skaitļošanas pētījums. DNS metilēšanas epiģenētiskā mehānisma analīze (promocijas darbs, Valensijas Universitāte, Spānija).
3. Ārmstrongs, RN (1997). Glutationa transferāžu struktūra, katalītiskais mehānisms un evolūcija. Ķīmiskie pētījumi toksikoloģijā, 10 (1), 2-18.
4. Aznārs Kano, E. (2014). »Helicobacter pylori» fāgu izpēte ar fenotipiskām un genotipiskām metodēm (promocijas darbs, Universidad Complutense de Madrid)
5. Boyce, S., & Tipton, KF (2001). Fermentu klasifikācija un nomenklatūra. eLS.
6. Bresnick, E., & Mossé, H. (1966). Aspartāta karbamoileltransferāze no žurku aknām. Bioķīmiskais žurnāls, 101 (1), 63.
7. Gagnon, SM, Legg, MS, Polakowski, R., Letts, JA, Persson, M., Lin, S.,… & Borisova, SN (2018). Konservēti atlikumi Arg188 un Asp302 ir kritiski svarīgi aktīvās vietas organizācijā un katalīzē cilvēka ABO (H) asins grupas A un B glikoziltransferāzēs. Glikobioloģija, 28 (8), 624–636
8. Grimes, WJ (1970). Sialīnskābes transferāzes un sialīnskābes līmenis normālās un pārveidotās šūnās. Bioķīmija, 9 (26), 5083-5092.
9. Grimes, WJ (1970). Sialīnskābes transferāzes un sialīnskābes līmenis normālās un pārveidotās šūnās. Bioķīmija, 9 (26), 5083-5092.
10. Hayes, JD, Flanagan, JU, & Jowsey, IR (2005). Glutationa transferāzes. Annu. Rev. Pharmacol. Toksikols. , 45, 51-88.
11. Hersh, LB, & Jencks, WP (1967). Koenzīma A transferāzes kinētika un apmaiņas reakcijas. Journal of Biological Chemistry, 242 (15), 3468-3480
12. Jencks, WP (1973). 11 koenzīma A transferāzes. In Enzīmi (9. sēj., 483. – 496. Lpp.). Akadēmiskā prese.
13. Lairson, LL, Henrissat, B., Davies, GJ, & Withers, SG (2008). Glikoziltransferāzes: struktūras, funkcijas un mehānismi. Bioķīmijas gada pārskats, 77
14. Lairson, LL, Henrissat, B., Davies, GJ, & Withers, SG (2008). Glikoziltransferāzes: struktūras, funkcijas un mehānismi. Bioķīmijas gada pārskats, 77.
15. Lambalot, RH, Gehring, AM, Flugel, RS, Zuber, P., LaCelle, M., Marahiel, MA, … & Walsh, CT (1996). Jauns enzīms superfamily fosfopanteteinila transferāzes. Ķīmija un bioloģija, 3 (11), 923–936
16. Mallard, C., Tolcos, M., Leditschke, J., Campbell, P., & Rees, S. (1999). Holīna acetiltransferāzes imūnreaktivitātes samazināšanās, bet ne muskarīna-m2 receptoru imūnreaktivitāte SIDS zīdaiņu smadzenēs. Neuropatoloģijas un eksperimentālās neiroloģijas žurnāls, 58 (3), 255–264
17. Mannerviks, B. (1985). Glutationa transferāzes izoenzīmi. Jaunumi enzimoloģijā un ar to saistītās molekulārās bioloģijas jomās, 57, 357-417
18. MEHTA, PK, HALE, TI, & CHRISTEN, P. (1993). Aminotransferāzes: homoloģijas demonstrēšana un dalīšana evolūcijas apakšgrupās. European Journal of Biochemistry, 214 (2), 549–561
19. Monro, RE, Staehelin, T., Celma, ML, & Vazquez, D. (1969, janvāris). Ribosomu peptidiltransferāzes aktivitāte. Cold Spring Harbor simpozijos par kvantitatīvo bioloģiju (34. sējums, 357. – 368. Lpp.). Aukstā pavasara ostas laboratorijas prese.
20. Montes, CP (2014). Fermenti pārtikā? Pārtikas bioķīmija. UNAM universitātes žurnāls, 15, 12.
21. Mortons, RK (1953). Hidrolītisko enzīmu transferāzes aktivitāte. Daba, 172 (4367), 65.
22. Negishi, M., Pedersen, LG, Petrotchenko, E., Shevtsov, S., Gorokhov, A., Kakuta, Y., & Pedersen, LC (2001). Sulfotransferāžu uzbūve un darbība. Bioķīmijas un biofizikas arhīvi, 390 (2), 149.-157
23. Starptautiskās bioķīmijas un molekulārās bioloģijas savienības (NC-IUBMB) Nomenklatūras komiteja. (2019. gads). Saturs no qmul.ac.uk
24. Rej, R. (1989). Aminotransferāzes slimībā. Klīnikas laboratorijas medicīnā, 9 (4), 667-687.
25. Xu, D., Song, D., Pedersen, LC, & Liu, J. (2007). Heparāna sulfāta 2-O-sulfotransferāzes un hondroitīna sulfāta 2-O-sulfotransferāzes mutācijas pētījums. Journal of Biological Chemistry, 282 (11), 8356-8367