TRANSFERÁZY: PROCESY, FUNKCIE, NOMENKLATÚRA A PODTRIEDY - BIOLÓGIE - 2025

Tieto transferázy sú enzýmy, ktoré prenášajú funkčné skupiny substrátu pôsobiaci ako donor na iné pôsobia ako na prijímač. Väčšina metabolických procesov nevyhnutných pre život zahŕňa transferázové enzýmy.

Prvé pozorovanie reakcií katalyzovaných týmito enzýmami dokumentoval v roku 1953 Dr. RK Morton, ktorý pozoroval prenos fosfátovej skupiny z alkalickej fosfatázy na p-galaktozidázu, ktorá pôsobila ako receptor pre fosfátovú skupinu.

Glycín-N-metyltransferáza (Zdroj: pracovníci Jawahara Swaminathana a MSD v Európskom inštitúte pre bioinformatiku prostredníctvom Wikimedia Commons)

Názvoslovie enzýmov transferázy sa všeobecne pripravuje podľa povahy molekuly, ktorá akceptuje funkčnú skupinu v reakcii, napríklad: DNA-metyltransferáza, glutatión-transferáza, 1,4-a-glukán-6-a-glukozyltransferáza, okrem iného.

Transferázy sú enzýmy s biotechnologickým významom, najmä v potravinárskom a farmaceutickom priemysle. Ich gény sa môžu modifikovať tak, aby vykonávali špecifické činnosti v organizmoch, a tak priamo prispievali k zdraviu spotrebiteľa, a to nad rámec výživových výhod.

Prebiotické lieky pre črevnú flóru sú bohaté na transferázy, pretože sa podieľajú na tvorbe uhľohydrátov, ktoré podporujú rast a vývoj prospešných mikroorganizmov v čreve.

Nedostatky, štrukturálne poškodenie a prerušenie procesov katalyzovaných transferázami spôsobujú akumuláciu produktov v bunke, a preto je s týmito enzýmami spojené mnoho rôznych chorôb a patológií.

Porucha transferáz spôsobuje okrem iného choroby ako galaktozémia, Alzheimerova choroba, Huntingtonova choroba.

Biologické procesy, na ktorých sa zúčastňujú

Medzi veľké množstvo metabolických procesov, na ktorých sa zúčastňujú transferázy, patrí biosyntéza glykozidov a metabolizmus cukrov všeobecne.

Enzým glukotransferázy je zodpovedný za konjugáciu antigénov A a B na povrchu červených krviniek. Tieto variácie vo väzbe na antigén sú spôsobené polymorfizmom aminokyselín Pro234Ser pôvodnej štruktúry B-transferáz.

Glutatión-S-transferáza v pečeni sa podieľa na detoxikácii pečeňových buniek, pomáha im chrániť ich pred reaktívnymi druhmi kyslíka (ROS), voľnými radikálmi a peroxidmi vodíka, ktoré sa hromadia v bunkovej cytoplazme a sú vysoko toxický.

Glutatión-S-transferáza (Zdroj: Zamestnanci Jawahara Swaminathana a MSD v Európskom inštitúte pre bioinformatiku prostredníctvom Wikimedia Commons)

Aspartátkarbamoyltransferáza katalyzuje biosyntézu pyrimidínov v metabolizme nukleotidov, základných zložiek nukleových kyselín a vysokoenergetických molekúl používaných vo viacerých bunkových procesoch (napríklad ATP a GTP).

Transferázy sa priamo podieľajú na regulácii mnohých biologických procesov umlčaním epigenetických mechanizmov DNA sekvencií, ktoré kódujú informácie potrebné na syntézu bunkových prvkov.

Histónové acetyltransferázy acetyláty konzervovali zvyšky lyzínu na histónoch prenosom acetylovej skupiny z molekuly acetyl-CoA. Táto acetylácia stimuluje aktiváciu transkripcie spojenú s odvíjaním alebo relaxáciou euchromatínu.

Fosfotransferázy katalyzujú prenos fosfátových skupín pravdepodobne vo všetkých bunkových metabolických kontextoch. Má dôležitú úlohu pri fosforylácii uhľovodíkov.

Aminotransferázy katalyzujú reverzibilný prenos aminoskupín z aminokyselín na oxokyseliny, jedna z mnohých aminokyselinových transformácií sprostredkovaných enzýmami závislými od vitamínu B6.

Vlastnosti

Transferázy katalyzujú pohyb chemických skupín uskutočňovaním reakcie uvedenej nižšie. V nasledujúcej rovnici predstavuje písmeno "X" donorovú molekulu funkčnej skupiny "Y" a "Z" ako akceptor.

XY + Z = X + YZ

Sú to enzýmy so silnými elektronegatívnymi a nukleofilnými prvkami vo svojom zložení; Tieto prvky sú zodpovedné za prenosovú kapacitu enzýmu.

Skupiny mobilizované transferázami sú zvyčajne aldehydové a ketónové zvyšky, acylové, glukozylové, alkylové, dusíkaté a dusíkaté skupiny, fosfor, skupiny obsahujúce síru.

názvoslovie

Klasifikácia transferáz sa riadi všeobecnými pravidlami klasifikácie enzýmov, ktoré navrhla Komisia pre enzýmy v roku 1961. Podľa výboru každý enzým dostáva pre svoju klasifikáciu číselný kód.

Pozícia čísel v kóde označuje každú z divízií alebo kategórií v klasifikácii a týmto číslam predchádza písmeno „ES“.

Pri klasifikácii transferáz prvé číslo predstavuje triedu enzýmov, druhé číslo symbolizuje typ skupiny, ktorú prenášajú, a tretie číslo sa týka substrátu, na ktorý pôsobia.

Nomenklatúra triedy transferáz je EC.2 . Má desať podtried, takže existujú enzýmy s kódom EC.2.1 až EC.2.10 . Každá denotácia podtriedy sa uskutočňuje hlavne podľa typu skupiny, ktorá prenáša enzým.

podtriedy

Desať tried enzýmov z rodiny transferáz je:

EC.2.1 Transferové skupiny atómu uhlíka

Prenášajú skupiny, ktoré obsahujú jeden uhlík. Napríklad metyltransferáza prenáša metylovú skupinu (CH3) na dusíkaté bázy DNA. Enzýmy tejto skupiny priamo regulujú transláciu génov.

EC.2.2 Preneste aldehydové alebo ketónové skupiny

Mobilizujú aldehydové skupiny a ketónové skupiny, ktoré majú ako receptorové skupiny sacharidy. Karbamyltransferáza predstavuje mechanizmus regulácie a syntézy pyrimidínov.

EC.2.3 Acyltransferázy

Tieto enzýmy prenášajú acylové skupiny na deriváty aminokyselín. Peptidyltransferáza vykonáva esenciálnu tvorbu peptidových väzieb medzi susednými aminokyselinami počas translačného procesu.

EC.2.4 Glykozyltransferázy

Katalyzujú tvorbu glykozidických väzieb použitím skupín fosfátového cukru ako donorových skupín. Všetky živé bytosti predstavujú sekvencie DNA pre glykozyltransferázy, pretože sa podieľajú na syntéze glykolipidov a glykoproteínov.

EC.2.5 Alkylové alebo arylové skupiny sa prenášajú mimo metylových skupín

Mobilizujú napríklad alkylové alebo arylové skupiny (iné ako CH3), napríklad dimetylové skupiny. Medzi nimi je glutatióntransferáza, ktorá bola uvedená vyššie.

EC.2.6 Prenos dusíkových skupín

Enzýmy tejto triedy prenášajú dusíkové skupiny, ako sú -NH2 a -NH. Tieto enzýmy zahŕňajú aminotransferázy a transaminázy.

EC.2.7 Transferové skupiny obsahujúce fosfátové skupiny

Katalyzujú fosforyláciu substrátov. Všeobecne sú substrátmi týchto fosforylácií cukry a ďalšie enzýmy. Fosfotransferázy transportujú cukry do bunky a súčasne ich fosforylujú.

EC.2.8 Transferové skupiny obsahujúce síru

Vyznačujú sa katalyzáciou prenosu skupín, ktoré vo svojej štruktúre obsahujú síru. Transferáza koenzýmu A patrí do tejto podtriedy.

EC.2.9 Transferové skupiny obsahujúce selén

Sú bežne známe ako seleniotransferázy. Tieto mobilizujú skupiny L-serilov na prenos RNA.

EC.2.10 Transferové skupiny obsahujúce buď molybdén alebo volfrám

Transferázy tejto skupiny mobilizujú skupiny obsahujúce molybdén alebo volfrám k molekulám, ktoré majú ako akceptory sulfidové skupiny.

Referencie

1. Alfaro, JA, Zheng, RB, Persson, M., Letts, JA, Polakowski, R., Bai, Y.,… & Evans, SV (2008). Glykozyltransferázy ABO (H) v krvi A a B rozpoznávajú substrát prostredníctvom špecifických konformačných zmien. Journal of Biological Chemistry, 283 (15), 10097-10108.
2. Aranda Moratalla, J. (2015). Výpočtové štúdie DNA-metyltransferáz. Analýza epigenetického mechanizmu metylácie DNA (dizertačná práca, Univerzita vo Valencii v Španielsku).
3. Armstrong, RN (1997). Štruktúra, katalytický mechanizmus a vývoj glutatiónových transferáz. Chemický výskum v toxikológii, 10 (1), 2-18.
4. Aznar Cano, E. (2014). Štúdium fágov »Helicobacter pylori» fenotypovými a genotypovými metódami (dizertačná práca, Universidad Complutense de Madrid)
5. Boyce, S. a Tipton, KF (2001). Klasifikácia a nomenklatúra enzýmov. Els.
6. Bresnick, E., & Mossé, H. (1966). Aspartát karbamoyltransferáza z pečene potkana. Biochemical Journal, 101 (1), 63.
7. Gagnon, SM, Legg, MS, Polakowski, R., Letts, JA, Persson, M., Lin, S., … & Borisova, SN (2018). Konzervované zvyšky Arg188 a Asp302 sú rozhodujúce pre organizáciu aktívneho miesta a katalýzu v ľudských ABO (H) krvných skupinách A a B glykozyltransferáz. Glycobiology, 28 (8), 624-636
8. Grimes, WJ (1970). Transferázy kyseliny sialovej a hladiny kyseliny sialovej v normálnych a transformovaných bunkách. Biochemistry, 9 (26), 5083-5092.
9. Grimes, WJ (1970). Transferázy kyseliny sialovej a hladiny kyseliny sialovej v normálnych a transformovaných bunkách. Biochemistry, 9 (26), 5083-5092.
10. Hayes, JD, Flanagan, JU a Jowsey, IR (2005). Glutatiónové transferázy. Annu. Pharmacol. Toxicol. 45, 51 - 88.
11. Hersh, LB, and Jencks, WP (1967). Kinetika a výmenné reakcie koenzýmu A transferázy. Journal of Biological Chemistry, 242 (15), 3468-3480
12. Jencks, WP (1973). 11 Koenzým A transferázy. In The Enzýmy (zv. 9, str. 483 až 496). Academic Press.
13. Lairson, LL, Henrissat, B., Davies, GJ, and Withers, SG (2008). Glykozyltransferázy: štruktúry, funkcie a mechanizmy. Ročný prehľad biochémie, 77
14. Lairson, LL, Henrissat, B., Davies, GJ, and Withers, SG (2008). Glykozyltransferázy: štruktúry, funkcie a mechanizmy. Ročný prehľad biochémie, 77.
15. Lambalot, RH, Gehring, AM, Flugel, RS, Zuber, P., LaCelle, M., Marahiel, MA, … & Walsh, CT (1996). Nová enzýmová superrodina fosfopantetinyl transferáz. Chemistry & Biology, 3 (11), 923 - 936
16. Mallard, C., Tolcos, M., Leditschke, J., Campbell, P., & Rees, S. (1999). Zníženie imunoreaktivity cholín acetyltransferázy, ale nie imunoreaktivity receptora muskarínového m2 v mozgovom kmeni SIDS detí. Žurnál neuropatológie a experimentálnej neurológie, 58 (3), 255-264
17. Mannervik, B. (1985). Izoenzýmy glutatióntransferázy. Pokroky v enzymológii a príbuzných oblastiach molekulárnej biológie, 57, 357-417
18. MEHTA, PK, HALE, TI a CHRISTEN, P. (1993). Aminotransferázy: demonštrácia homológie a rozdelenie do evolučných podskupín. European Journal of Biochemistry, 214 (2), 549 - 561
19. Monro, RE, Staehelin, T., Celma, ML, a Vazquez, D. (1969, január). Peptidyltransferázová aktivita ribozómov. V sympóziách Cold Spring Harbor o kvantitatívnej biológii (zväzok 34, s. 357 - 368). Cold Spring Harbor Laboratory Press.
20. Montes, CP (2014). Enzýmy v potravinách? Biochémia jedlých. UNAM University Magazine, 15, 12.
21. Morton, RK (1953). Transferázová aktivita hydrolytických enzýmov. Náture, 172 (4367), 65.
22. Negishi, M., Pedersen, LG, Petrotčenko, E., Shevtsov, S., Gorokhov, A., Kakuta, Y., & Pedersen, LC (2001). Štruktúra a funkcia sulfotransferáz. Archív biochémie a biofyziky, 390 (2), 149-157
23. Výbor pre nomenklatúru Medzinárodnej únie biochémie a molekulárnej biológie (NC-IUBMB). (2019). Zdroj: qmul.ac.uk
24. Rej, R. (1989). Aminotransferázy pri chorobe. Kliniky v laboratórnej medicíne, 9 (4), 667-687.
25. Xu, D., Song, D., Pedersen, LC, a Liu, J. (2007). Mutačná štúdia heparan sulfát 2-O-sulfotransferázy a chondroitín sulfátu 2-O-sulfotransferázy. Journal of Biological Chemistry, 282 (11), 8356-8367