- Biologické procesy, na ktorých sa zúčastňujú
- Vlastnosti
- názvoslovie
- podtriedy
- EC.5.1 Racemázy a epimerázy
- EC.5.2
- EC.5.3 Intramolekulárne izomerázy
- EC.5.4 Intramolekulárne transferázy (mutázy)
- EC.5.5 Intramolekulárne lyázy
- EC.5.6 Izomerázy, ktoré menia makromolekulárnu konformáciu
- EC.5.99 Ostatné izomerázy
- Referencie
Tieto izomerázy, sú triedou enzýmov podieľajúcich sa na prešmykovaniu štrukturálnych alebo polohových izomérov a stereoizomérov rôznych molekúl. Sú prítomné prakticky vo všetkých bunkových organizmoch a plnia funkcie v rôznych kontextoch.
Enzýmy tejto triedy pôsobia na jednom substráte, napriek tomu, že niektoré môžu byť okrem iného kovalentne spojené s kofaktormi, iónmi. Všeobecnú reakciu je preto možné vidieť takto:
XY → YX
Reakcie katalyzované týmito enzýmami zahŕňajú vnútorné preskupenie väzieb, čo môže znamenať zmeny v polohe funkčných skupín, v pozícii dvojitých väzieb medzi uhlíkmi, okrem iného, bez zmien v molekulárnom vzorci substrátu.
Mechanizmus účinku izopentenylpyrofosfát izomerázy katalyzujúci izomerizáciu izopentenylpyrofosfátu na dimetylallylpyrofosfát (zdroj: Yjlu22 prostredníctvom Wikimedia Commons)
Izomerázy plnia rôzne funkcie vo veľkom množstve biologických procesov, v rámci ktorých je možné zahrnúť metabolické cesty, delenie buniek, replikáciu DNA.
Izomerázy boli prvé priemyselne používané enzýmy na výrobu sirupov a iných sladkých potravín, a to vďaka ich schopnosti vzájomne premieňať izoméry rôznych typov uhľohydrátov.
Biologické procesy, na ktorých sa zúčastňujú
Izomerázy sa zúčastňujú na mnohých životne dôležitých bunkových procesoch. Medzi najvýznamnejšie patrí replikácia a balenie DNA, katalyzované topoizomerázami. Tieto udalosti sú rozhodujúce pre replikáciu nukleových kyselín, ako aj pre jeho kondenzáciu pred delením buniek.
Glykolýza, jedna z centrálnych metabolických dráh v bunke, obsahuje aspoň tri izomérne enzýmy, a to fosfoglukózaizomerázu, triózafosfátizomerázu a fosfoglycerát mutázu.
Konverzia UDP-galaktózy na UDP-glukózu v dráhe katabolizmu galaktózy sa dosiahne pôsobením epimerázy. U ľudí je tento enzým známy ako UDP-glukóza-4-epimeráza.
Skladanie proteínov je nevyhnutným procesom fungovania mnohých enzýmov v prírode. Enzým proteín-disulfidizomeráza pomáha pri skladaní proteínov obsahujúcich disulfidové mostíky modifikáciou ich polohy v molekulách, ktoré používa ako substrát.
Vlastnosti
Hlavnú funkciu enzýmov patriacich do triedy izomeráz je možné vidieť ako transformáciu substrátu prostredníctvom malej štrukturálnej zmeny, aby sa stal náchylným na ďalšie spracovanie enzýmami po prúde v metabolickej dráhe, napríklad.
Príkladom izomerizácie je zmena z fosfátovej skupiny v polohe 3 na uhlík v polohe 2 3-fosfoglycerátu na jeho premenu na 2-fosfoglycerát, katalyzovaná enzýmom fosfoglycerát mutáza v glykolytickej ceste, čím sa vytvorí zlúčenina s vyššou energiou. čo je funkčný substrát enolázy.
názvoslovie
Klasifikácia izomeráz sa riadi všeobecnými pravidlami klasifikácie enzýmov, ktoré navrhla Komisia pre enzýmy v roku 1961, v ktorých každý enzým dostáva pre svoju klasifikáciu číselný kód.
Pozícia čísel v uvedenom kóde označuje každú z divízií alebo kategórií v klasifikácii a pred týmito číslami sa uvádza písmeno „ES“.
Pokiaľ ide o izomerázy, prvé číslo predstavuje triedu enzýmov, druhé označuje typ izomerizácie, ktorú vykonávajú, a tretí substrát, na ktorý pôsobia.
Nomenklatúra triedy izomeráz je EC.5. Má sedem podtried, takže nájdeme enzýmy s kódom od EC.5.1 do EC.5.6. Existuje šiesta „podtrieda“ izomeráz známa ako „iné izomerázy“, ktorej kód je EC.5.99, pretože zahŕňa enzýmy s rôznymi izomerázovými funkciami.
Označenie podtried sa uskutočňuje hlavne podľa typu izomerizácie, ktorú tieto enzýmy vykonávajú. Napriek tomu môžu tiež získať názvy, ako sú racemázy, epimerázy, cis-trans-izomerázy, izomerázy, tautomerázy, mutázy alebo cykloizomerázy.
podtriedy
V rodine izomeráz existuje 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 hydroxykyselinové skupiny a deriváty (EC.5.1.2), na uhľohydráty a deriváty (EC.5.1.3) a ďalšie (EC.5.1.99).
EC.5.2
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. Existujú niektoré, ktoré vykonávajú redoxné reakcie, keď donor elektrónu a akceptor je rovnaká molekula, takže nie sú klasifikované ako oxidoreduktázy.
Môžu pôsobiť konverziou aldóz a ketóz (EC.5.3.1) na ketoskupiny a enolskupiny (EC.5.3.2) zmenou polohy dvojitých väzieb CC (EC.5.3.3), disulfidových väzieb SS ( EC.5.3.4) a ďalšie „oxidoreduktázy“ (EC.5.3,99).
EC.5.4 Intramolekulárne transferázy (mutázy)
Tieto enzýmy katalyzujú zmeny polohy rôznych skupín v tej istej molekule. Sú rozdelené podľa typu skupiny, ktorú „pohybujú“.
Existujú fosfomuttázy (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 je k nej stále kovalentne spojená.
EC.5.6 Izomerázy, ktoré menia makromolekulárnu konformáciu
Môžu pôsobiť tak, že menia konformáciu polypeptidov (EC.5.6.1) alebo nukleových kyselín (EC.5.6.2).
EC.5.99 Ostatné izomerázy
Táto podtrieda spája enzýmy, ako je tiokyanát izomeráza a 2-hydroxychromén-2-karboxylát izomeráza.
Referencie
- Adams, E. (1972). Aminokyselinové racemázy a epimerázy. The Enzymes, 6, 479 - 507.
- Boyce, S., and College, T. (2005). Klasifikácia a nomenklatúra enzýmov. Encyclopedia of Sciences Sciences, 1-11.
- Cai, CZ, Han, LY, Ji, ZL a Chen, YZ (2004). Klasifikácia rodiny enzýmov pomocou podporných vektorových strojov. Proteíny: Štruktúra, funkcia a bioinformatika, 55, 66 - 76.
- Dugave, C., & Demange, L. (2003). Cis - Trans izomerizácia organických molekúl a biomolekúl: implikácie a aplikácie. Chemical Reviews, 103, 2475-2532.
- Encyklopédia Britannica. (2018). Načítané 3. marca 2019, z britannica.com
- Freedman, RB, Hirst, TR, a Tuite, MF (1994). Proteín disulfidová izomeráza: stavebné mosty pri skladaní proteínov. TIBS, 19, 331 - 336.
- Murzin, A. (1996). Štrukturálna klasifikácia proteínov: nové superfamilie Alexey G Murzin. Štrukturálna klasifikácia proteínov: New Superfamilies, 6, 386 - 394.
- Nelson, DL, a Cox, MM (2009). Lehningerove princípy biochémie. Vydania Omega (5. vydanie).
- Výbor pre nomenklatúru Medzinárodnej únie biochémie a molekulárnej biológie (NC-IUBMB). (2019). Zdroj: qmul.ac.uk
- Thoden, JB, Frey, PA a Holden, HM (1996). Molekulárna štruktúra aboratívneho komplexu NADH / UDP-glukózy 4-epimerázy UDP-galaktózy z Escherichia coli: implikácie pre katalytický mechanizmus. Biochemistry, 35, 5137-5144.