TRANSFERAZE: PROCESI, FUNKCIJE, NOMENKLATURA IN PODRAZREDI - BIOLOGIJA - 2026

V transferaze so encimi, ki prenašajo funkcionalnih skupin substrata, ki deluje kot donator drugemu deluje kot v sprejemniku. Večina presnovnih procesov, ki so nujni za življenje, vključuje encime transferaze.

Prvo opazovanje reakcij, ki jih katalizirajo ti encimi, je leta 1953 dokumentiral dr. RK Morton, ki je opazoval prenos fosfatne skupine iz alkalne fosfataze v β-galaktozidazo, ki deluje kot receptor za fosfatno skupino.

Glicin N-metiltransferaza (Vir: Jawahar Swaminathan in osebje MSD na Evropskem inštitutu za bioinformatiko prek Wikimedia Commons)

Nomenklatura transferaznih encimov je običajno narejena glede na naravo molekule, ki v reakciji sprejme funkcionalno skupino, na primer: DNA-metiltransferaza, glutation-transferaza, 1,4-α-glukan 6-α-glukoziltransferaza, med drugim.

Transferaze so encimi z biotehnološkim pomenom, zlasti v industriji hrane in zdravil. Njihovi geni se lahko spremenijo za izvajanje določenih dejavnosti v organizmih in tako neposredno prispevajo k zdravju potrošnikov, razen prehranske koristi.

Prebiotična zdravila za črevesno floro so bogata s transferazami, saj sodelujejo pri tvorbi ogljikovih hidratov, ki spodbujajo rast in razvoj koristnih mikroorganizmov v črevesju.

Pomanjkljivosti, strukturne poškodbe in prekinitve procesov, ki jih katalizirajo transferaze, povzročajo kopičenje produktov znotraj celice, zato je s takšnimi encimi povezanih veliko različnih bolezni in patologij.

Nepravilno delovanje transferaz med drugim povzroča bolezni, kot so galaktozemija, Alzheimerjeva bolezen, Huntingtonova bolezen.

Biološki procesi, v katerih sodelujejo

Med velikim številom presnovnih procesov, v katerih sodelujejo transferaze, sta biosinteza glikozidov in presnova sladkorjev na splošno.

Encim glukotransferaze je odgovoren za konjugacijo antigenov A in B na površini rdečih krvnih celic. Te razlike v vezavi antigenov povzročajo polimorfizem aminokislin Pro234Ser izvirne strukture B-transferaz.

Glutation-S-transferaza v jetrih sodeluje pri razstrupljanju jetrnih celic, pomaga jih zaščititi pred reaktivnimi kisikovimi vrstami (ROS), prostimi radikali in vodikovimi peroksidi, ki se kopičijo v celični citoplazmi in so zelo strupeno.

Glutation-S-Transferaza (Vir: Jawahar Swaminathan in osebje MSD na Evropskem inštitutu za bioinformatiko prek Wikimedia Commons)

Aspartat karbamoil transferaza katalizira biosintezo pirimidinov pri presnovi nukleotidov, osnovnih komponent nukleinskih kislin in visokoenergijskih molekul, ki se uporabljajo v več celičnih procesih (na primer ATP in GTP).

Transferaze neposredno sodelujejo pri uravnavanju številnih bioloških procesov tako, da z epigenetskimi mehanizmi utišajo zaporedja DNK, ki kodirajo informacije, potrebne za sintezo celičnih elementov.

Acetilat histon acetiltransferaze je ohranil ostanke lizina na histonih s prenosom acetilne skupine iz molekule acetil-CoA. Ta acetilacija spodbuja aktiviranje transkripcije, povezane z odvijanjem ali sproščanjem evkromatina.

Fosfotransferaze katalizirajo prenos fosfatnih skupin v verjetno vseh celičnih presnovnih okoliščinah. Pomembno vlogo ima pri fosforilaciji ogljikovih hidratov.

Aminotransferaze katalizirajo reverzibilni prenos aminokislin iz aminokislin v oksakisline, eno od mnogih aminokislinskih transformacij, posredovanih z encimi, odvisnimi od vitamina B6.

Lastnosti

Transferaze katalizirajo gibanje kemičnih skupin z izvedbo spodnje reakcije. V naslednji enačbi črka "X" predstavlja molekulo darovalca funkcionalne skupine "Y" in "Z" deluje kot sprejemnik.

XY + Z = X + YZ

To so encimi z močnimi elektronegativnimi in nukleofilnimi elementi v svoji sestavi; Ti elementi so odgovorni za prenosno sposobnost encima.

Skupine, ki jih mobilizirajo transferaze, so običajno ostanki aldehida in ketona, acil, glukozil, alkil, dušikove in dušikove skupine, fosfor, skupine, ki vsebujejo žveplo.

Nomenklatura

Razvrščanje transferaz sledi splošnim pravilom razvrščanja encimov, ki jih je leta 1961 predlagala Encimska komisija. Po mnenju odbora vsak encim prejme številčno oznako za svojo razvrstitev.

Položaj številk v oznaki označuje vsakega oddelka ali kategorije v razvrstitvi, pred temi številkami pa črke "ES".

Pri razvrstitvi transferaz prvo število predstavlja encimski razred, drugo število simbolizira vrsto skupine, ki jo prenašajo, tretja številka pa se nanaša na substrat, na katerega delujejo.

Nomenklatura razreda transferaz je EC.2 . Ima deset podrazredov, zato obstajajo encimi z oznako od EC.2.1 do EC.2.10 . Vsako poimenovanje podrazreda je v glavnem glede na vrsto skupine, ki prenaša encim.

Podrazredi

Deset razredov encimov v družini transferaz je:

ES.2.1 Prenos skupin ogljikovega atoma

Prenašajo skupine, ki vključujejo en sam ogljik. Metiltransferaza na primer prenese metilno skupino (CH3) na dušikove baze DNK. Encimi iz te skupine neposredno uravnavajo prevajanje genov.

EC.2.2 Prenos skupin aldehida ali ketona

Mobilizirajo aldehidne skupine in ketonske skupine, ki imajo kot receptorske skupine saharide. Karbamiltransferaza predstavlja mehanizem uravnavanja in sinteze pirimidinov.

EC.2.3 Aciltransferaze

Ti encimi prenašajo acilne skupine na derivate aminokislin. Peptidiltransferaza izvaja bistveno tvorbo peptidnih vezi med sosednjimi aminokislinami med postopkom prevajanja.

EC.2.4 Glikoziltransferaze

Kalizirajo tvorbo glikozidnih vezi z uporabo fosfatnih skupin sladkorja kot skupine darovalcev. Vsa živa bitja predstavljajo sekvence DNA za glikoziltransferaze, saj sodelujejo pri sintezi glikolipidov in glikoproteinov.

EC.2.5 Prenos alkilnih ali arilnih skupin razen metilnih skupin

Na primer mobilizirajo alkilne ali arilne skupine (razen CH3) kot dimetilne skupine. Med njimi je glutation-transferaza, ki je bila omenjena že prej.

EC.2.6 Prenos dušikovih skupin

Encimi tega razreda prenašajo dušikove skupine, kot sta -NH2 in -NH. Ti encimi vključujejo aminotransferaze in transaminaze.

ES.2.7 Prenosne skupine, ki vsebujejo fosfatne skupine

Katalizirajo fosforilacijo substratov. Na splošno so substrati teh fosforilacij sladkorji in drugi encimi. Fosfotransferaze prenašajo sladkorje v celico in jih hkrati fosforilirajo.

ES.2.8 Prenosne skupine, ki vsebujejo žveplo

Zanje je značilno, da katalizirajo prenos skupin, ki v svoji strukturi vsebujejo žveplo. Koencim A Transferaza spada v to podrazred.

ES.2.9 Prenosne skupine, ki vsebujejo selen

Običajno so znane kot seleniotransferaze. Te mobilizirajo L-serilne skupine za prenos RNA.

ES.2.10 Prenosne skupine, ki vsebujejo molibden ali volfram

Transferaze te skupine mobilizirajo skupine, ki vsebujejo molibden ali volfram, v molekule, ki imajo kot akceptorje sulfidne skupine.

Reference

1. Alfaro, JA, Zheng, RB, Persson, M., Letts, JA, Polakowski, R., Bai, Y.,… & Evans, SV (2008). Glikoziltransferaze ABO (H) krvne skupine A in B prepoznajo substrat s pomočjo specifičnih sprememb. Časopis za biološko kemijo, 283 (15), 10097-10108.
2. Aranda Moratalla, J. (2015). Računalniška študija DNA-metiltransferaz. Analiza epigenetskega mehanizma metilacije DNA (doktorska disertacija, Univerza v Valenciji-Španija).
3. Armstrong, RN (1997). Struktura, katalitični mehanizem in evolucija glutation-transferaz. Kemijske raziskave v toksikologiji, 10 (1), 2-18.
4. Aznar Cano, E. (2014). Študija fagov "Helicobacter pylori" s fenotipskimi in genotipskimi metodami (doktorska disertacija, Universidad Complutense de Madrid)
5. Boyce, S., Tipton, KF (2001). Razvrstitev in nomenklatura encima. eLS.
6. Bresnick, E., & Mossé, H. (1966). Aspartat karbamoiltransferaza iz jeter podgane. Biochemical Journal, 101 (1), 63.
7. Gagnon, SM, Legg, MS, Polakowski, R., Letts, JA, Persson, M., Lin, S.,… & Borisova, SN (2018). Konzervirani ostanki Arg188 in Asp302 so kritični za organizacijo aktivnega mesta in katalizo v glikoziltransferazah AO (H) pri človeku ABO (H). Glikobiologija, 28 (8), 624–636
8. Grimes, WJ (1970). Prenosi in koncentracija sialne kisline v normalnih in transformiranih celicah. Biochemistry, 9 (26), 5083-5092.
9. Grimes, WJ (1970). Prenosi in koncentracija sialne kisline v normalnih in transformiranih celicah. Biochemistry, 9 (26), 5083-5092.
10. Hayes, JD, Flanagan, JU, in Jowsey, IR (2005). Glutation-transferaze. Annu Rev. Pharmacol. Toksikol. , 45, 51–88.
11. Hersh, LB, & Jencks, WP (1967). Koencim A Kinetika transferaze in izmenjalne reakcije. Journal of Biological Chemistry, 242 (15), 3468–3480
12. Jencks, WP (1973). 11 Transferaze koencima A V encimih (Vol. 9, str. 483–496). Akademski tisk.
13. Lairson, LL, Henrissat, B., Davies, GJ, & Withers, SG (2008). Glikoziltransferaze: strukture, funkcije in mehanizmi. Letni pregled biokemije, 77
14. Lairson, LL, Henrissat, B., Davies, GJ, & Withers, SG (2008). Glikoziltransferaze: strukture, funkcije in mehanizmi. Letni pregled biokemije, 77.
15. Lambalot, RH, Gehring, AM, Flugel, RS, Zuber, P., LaCelle, M., Marahiel, MA, … & Walsh, CT (1996). Nov encim superdružina fosfopantetenil transferaze. Kemija in biologija, 3 (11), 923-936
16. Mallard, C., Tolcos, M., Leditschke, J., Campbell, P., & Rees, S. (1999). Zmanjšanje imunoreaktivnosti holin acetiltransferaze, vendar ne imunoreaktivnost receptorjev muskarinskih m2 v možganskem deblu dojenčkov SIDS. Časopis za nevropatologijo in eksperimentalno nevrologijo, 58 (3), 255-264
17. Mannervik, B. (1985). Izoencimi glutation-transferaze. Napredek v encimologiji in z njo povezanih področjih molekularne biologije, 57, 357-417
18. MEHTA, PK, HALE, TI, & CHRISTEN, P. (1993). Aminotransferaze: prikaz homologije in delitev na evolucijske podskupine. European Journal of Biochemistry, 214 (2), 549–561
19. Monro, RE, Staehelin, T., Celma, ML in Vazquez, D. (1969, januar). Aktivnost peptidil-transferaze ribosomov. V simpozijeh o kvantitativni biologiji v hladnem pomladnem pristanu (letnik 34, str. 357-368). Laboratorijski tisk hladnega pomladnega pristana.
20. Montes, CP (2014). Encimi v hrani? Biokemija užitnih snovi. Univerzitetna revija UNAM, 15, 12.
21. Morton, RK (1953). Aktivnost transferaze hidroliznih encimov. Narava, 172 (4367), 65.
22. Negishi, M., Pedersen, LG, Petrotchenko, E., Shevtsov, S., Gorokhov, A., Kakuta, Y., & Pedersen, LC (2001). Struktura in delovanje sulfotransferaz. Arhivi biokemije in biofizike, 390 (2), 149-157
23. Odbor za nomenklaturo Mednarodne zveze za biokemijo in molekularno biologijo (NC-IUBMB). (2019). Pridobljeno iz qmul.ac.uk
24. Rej, R. (1989). Aminotransferaze pri bolezni. Klinike v laboratorijski medicini, 9 (4), 667-687.
25. Xu, D., Song, D., Pedersen, LC, & Liu, J. (2007). Mutacijska študija heparan sulfata 2-O-sulfotransferaze in hondroitin sulfata 2-O-sulfotransferaze. Journal of Biological Chemistry, 282 (11), 8356-8367