ТРАНСФЕРАЗЫ: ПРОЦЕССЫ, ФУНКЦИИ, НОМЕНКЛАТУРА И ПОДКЛАССЫ - БИОЛОГИЯ - 2024

В трансферазы представляет собой ферменты , которые переносят функциональные группы субстрата , действующий в качестве донора к другому , действующему как в приемнике. В большинстве метаболических процессов, необходимых для жизни, участвуют ферменты трансферазы.

Первое наблюдение реакций, катализируемых этими ферментами, было задокументировано в 1953 г. доктором Р.К. Мортоном, который наблюдал перенос фосфатной группы от щелочной фосфатазы к β-галактозидазе, которая действовала как рецептор для фосфатной группы.

Глицин N-метилтрансфераза (Источник: Джавахар Сваминатан и сотрудники MSD в Европейском институте биоинформатики через Wikimedia Commons)

Номенклатура ферментов трансферазы обычно составляется в соответствии с природой молекулы, которая принимает функциональную группу в реакции, например: ДНК-метилтрансфераза, глутатион-трансфераза, 1,4-α-глюкан 6-α-глюкозилтрансфераза, среди прочего.

Трансферазы - это ферменты, имеющие биотехнологическое значение, особенно в пищевой и фармацевтической промышленности. Их гены можно модифицировать для выполнения определенных действий в организмах, что, помимо пользы для питания, напрямую способствует здоровью потребителей.

Пребиотические препараты для кишечной флоры богаты трансферазами, поскольку они участвуют в образовании углеводов, способствующих росту и развитию полезных микроорганизмов в кишечнике.

Недостатки, структурные повреждения и перебои в процессах, катализируемых трансферазами, вызывают накопление продуктов внутри клетки, поэтому с такими ферментами связано множество различных заболеваний и патологий.

Неисправность трансфераз вызывает такие заболевания, как галактоземия, болезнь Альцгеймера, болезнь Хантингтона и другие.

Биологические процессы, в которых они участвуют

Среди большого числа метаболических процессов, в которых участвуют трансферазы, - биосинтез гликозидов и метаболизм сахаров в целом.

Фермент глюкотрансфераза отвечает за конъюгацию антигенов A и B на поверхности красных кровяных телец. Эти вариации связывания антигена вызваны полиморфизмом аминокислот Pro234Ser исходной структуры B-трансфераз.

Глутатион-S-трансфераза в печени участвует в детоксикации клеток печени, помогая защитить их от активных форм кислорода (АФК), свободных радикалов и перекиси водорода, которые накапливаются в цитоплазме клеток и очень токсичен.

Глутатион-S-трансфераза (Источник: Джавахар Сваминатан и сотрудники MSD из Европейского института биоинформатики через Wikimedia Commons)

Аспартаткарбамоилтрансфераза катализирует биосинтез пиримидинов в метаболизме нуклеотидов, основных компонентов нуклеиновых кислот и высокоэнергетических молекул, используемых во многих клеточных процессах (таких как, например, АТФ и ГТФ).

Трансферазы непосредственно участвуют в регуляции многих биологических процессов, подавляя с помощью эпигенетических механизмов последовательности ДНК, которые кодируют информацию, необходимую для синтеза клеточных элементов.

Гистоновые ацетилтрансферазы ацетилируют консервативные остатки лизина на гистонах путем переноса ацетильной группы с молекулы ацетил-КоА. Это ацетилирование стимулирует активацию транскрипции, связанную с раскручиванием или расслаблением эухроматина.

Фосфотрансферазы катализируют перенос фосфатных групп, вероятно, во всех клеточных метаболических контекстах. Он играет важную роль в фосфорилировании углеводов.

Аминотрансферазы катализируют обратимый перенос аминогрупп от аминокислот к оксакидам, одно из многих превращений аминокислот, опосредованных витамин B6-зависимыми ферментами.

Характеристики

Трансферазы катализируют движение химических групп, осуществляя реакцию, показанную ниже. В следующем уравнении буква «X» представляет молекулу-донор функциональной группы «Y», а «Z» действует как акцептор.

XY + Z = X + YZ

Это ферменты с сильными электроотрицательными и нуклеофильными элементами в своем составе; Эти элементы отвечают за переносящую способность фермента.

Группы, мобилизуемые трансферазами, обычно представляют собой остатки альдегида и кетона, ацильные, глюкозильные, алкильные, азотистые и богатые азотом группы, фосфор, серосодержащие группы и другие.

Номенклатура

Классификация трансфераз следует общим правилам классификации ферментов, предложенных Комиссией по ферментам в 1961 году. Согласно комитету, каждый фермент получает числовой код для его классификации.

Положение цифр в коде указывает на каждый из разделов или категорий в классификации, и этим номерам предшествуют буквы «EC».

В классификации трансфераз первая цифра представляет класс ферментов, вторая цифра символизирует тип группы, которую они переносят, а третья цифра относится к субстрату, на который они действуют.

Номенклатура класса трансфераз - EC.2 . Он имеет десять подклассов, поэтому существуют ферменты с кодом от EC.2.1 до EC.2.10 . Каждое обозначение подкласса сделано в основном в соответствии с типом группы, переносящей фермент.

Подклассы

Десять классов ферментов в семействе трансфераз:

EC.2.1 Передаточные группы атома углерода

Они переносят группы, содержащие один углерод. Метилтрансфераза, например, переносит метильную группу (CH3) на азотистые основания ДНК. Ферменты этой группы напрямую регулируют трансляцию генов.

EC.2.2 Перенос альдегидных или кетоновых групп

Они мобилизуют альдегидные группы и кетоновые группы, имеющие сахариды в качестве рецепторных групп. Карбамилтрансфераза представляет собой механизм регуляции и синтеза пиримидинов.

EC.2.3 Ацилтрансферазы

Эти ферменты переносят ацильные группы на производные аминокислот. Пептидилтрансфераза выполняет необходимое образование пептидных связей между соседними аминокислотами в процессе трансляции.

EC.2.4 Гликозилтрансферазы

Они катализируют образование гликозидных связей, используя фосфатные сахарные группы в качестве донорных групп. Все живые существа представляют последовательности ДНК гликозилтрансфераз, поскольку они участвуют в синтезе гликолипидов и гликопротеинов.

EC.2.5 Перенос алкильных или арильных групп помимо метильных групп

Они мобилизуют алкильные или арильные группы (кроме CH3), например, такие как диметильные группы. Среди них - глутатионтрансфераза, о которой упоминалось ранее.

EC.2.6 Перенос групп азота

Ферменты этого класса переносят группы азота, такие как -NH2 и -NH. Эти ферменты включают аминотрансферазы и трансаминазы.

EC.2.7 Передаточные группы, содержащие фосфатные группы

Они катализируют фосфорилирование субстратов. Обычно субстратами этих фосфорилирования являются сахара и другие ферменты. Фосфотрансферазы транспортируют сахара в клетку, одновременно фосфорилируя их.

EC.2.8 Передаточные группы, содержащие серу

Они характеризуются тем, что катализируют перенос групп, содержащих серу в своей структуре. Трансфераза коэнзима А принадлежит к этому подклассу.

EC.2.9 Передаточные группы, содержащие селен

Они широко известны как селениотрансферазы. Они мобилизуют группы L-серила для переноса РНК.

EC.2.10 Передаточные группы, содержащие молибден или вольфрам

Трансферазы этой группы мобилизуют группы, содержащие молибден или вольфрам, в молекулы, которые имеют сульфидные группы в качестве акцепторов.

Ссылки

1. Альфаро, Дж. А., Чжэн, Р. Б., Перссон, М., Леттс, Дж. А., Полаковски, Р., Бай, Ю.,… и Эванс, С. В. (2008). Гликозилтрансферазы A и B группы крови ABO (H) распознают субстрат через специфические конформационные изменения. Журнал биологической химии, 283 (15), 10097-10108.
2. Аранда Мораталла, Дж. (2015). Компьютерное исследование ДНК-метилтрансфераз. Анализ эпигенетического механизма метилирования ДНК (докторская диссертация, Университет Валенсии-Испания).
3. Армстронг, Р. Н. (1997). Структура, каталитический механизм и эволюция трансфераз глутатиона. Химические исследования в токсикологии, 10 (1), 2-18.
4. Азнар Кано, Э. (2014). Изучение фагов Helicobacter pylori фенотипическими и генотипическими методами (докторская диссертация, Universidad Complutense de Madrid)
5. Бойс, С., Типтон, К.Ф. (2001). Классификация и номенклатура ферментов. eLS.
6. Бресник, Э., и Мосе, Х. (1966). Аспартаткарбамоилтрансфераза из печени крысы. Биохимический журнал, 101 (1), 63.
7. Ганьон, С.М., Легг, М.С., Полаковски, Р., Леттс, Дж. А., Перссон, М., Лин, С.,… и Борисова, С.Н. (2018). Консервативные остатки Arg188 и Asp302 имеют решающее значение для организации активного центра и катализа в гликозилтрансферазах групп крови A и B человека ABO (H). Гликобиология, 28 (8), 624-636
8. Граймс, WJ (1970). Трансферазы сиаловой кислоты и уровни сиаловой кислоты в нормальных и трансформированных клетках. Биохимия, 9 (26), 5083-5092.
9. Граймс, WJ (1970). Трансферазы сиаловой кислоты и уровни сиаловой кислоты в нормальных и трансформированных клетках. Биохимия, 9 (26), 5083-5092.
10. Hayes, JD, Flanagan, JU, и Jowsey, IR (2005). Трансферазы глутатиона. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. , 45, 51-88.
11. Херш, Л. Б. и Дженкс, В. П. (1967). Кинетика трансферазы коэнзима А и реакции обмена. Журнал биологической химии, 242 (15), 3468-3480
12. Дженкс, WP (1973). 11 трансфераз коэнзима А. В «Ферменты» (том 9, стр. 483-496). Академическая пресса.
13. Лэрсон, Л.Л., Хенриссат, Б., Дэвис, Г.Дж., и Уизерс, С.Г. (2008). Гликозилтрансферазы: структуры, функции и механизмы. Ежегодный обзор биохимии, 77
14. Лэрсон, Л.Л., Хенриссат, Б., Дэвис, Г.Дж., и Уизерс, С.Г. (2008). Гликозилтрансферазы: структуры, функции и механизмы. Ежегодный обзор биохимии, 77.
15. Ламбало, Р. Х., Геринг, А. М., Флюгель, Р. С., Зубер, П., ЛаСелл, М., Марахил, М. А., … и Уолш, К. Т. (1996). Новое суперсемейство ферментов - фосфопантетеинилтрансферазы. Химия и биология, 3 (11), 923-936
16. Маллард, К., Толкос, М., Ледичке, Дж., Кэмпбелл, П., и Рис, С. (1999). Снижение иммунореактивности холинацетилтрансферазы, но не иммунореактивности мускариновых рецепторов m2 в стволе мозга детей с СВДС. Журнал невропатологии и экспериментальной неврологии, 58 (3), 255-264
17. Маннервик Б. (1985). Изоферменты глутатионтрансферазы. Достижения в энзимологии и смежных областях молекулярной биологии, 57, 357-417
18. МЕХТА, П.К., ХЕЙЛ, Т.И. и КРИСТЕН, П. (1993). Аминотрансферазы: демонстрация гомологии и разделение на эволюционные подгруппы. Европейский журнал биохимии, 214 (2), 549-561
19. Монро, Р. Э., Стэхелин, Т., Селма, М. Л., и Васкес, Д. (1969, январь). Пептидилтрансферазная активность рибосом. В симпозиумах Колд-Спринг-Харбор по количественной биологии (том 34, стр. 357-368). Лабораторный пресс Колд-Спринг-Харбор.
20. Монтес, CP (2014). Ферменты в пище? Биохимия съедобного. Журнал UNAM University, 15, 12.
21. Мортон, РК (1953). Трансферазная активность гидролитических ферментов. Природа, 172 (4367), 65.
22. Негиши, М., Педерсен, Л.Г., Петроченко, Э., Шевцов, С., Горохов, А., Какута, Ю., и Педерсен, Л.К. (2001). Строение и функция сульфотрансфераз. Архив биохимии и биофизики, 390 (2), 149-157
23. Номенклатурный комитет Международного союза биохимии и молекулярной биологии (NC-IUBMB). (2019). Получено с qmul.ac.uk
24. Рей Р. (1989). Аминотрансферазы при заболеваниях. Клиники лабораторной медицины, 9 (4), 667-687.
25. Сюй Д., Сонг Д., Педерсен Л. К. и Лю Дж. (2007). Мутационное исследование гепарансульфат 2-О-сульфотрансферазы и хондроитинсульфат 2-О-сульфотрансферазы. Журнал биологической химии, 282 (11), 8356-8367