Isomeraser biologiske processer, funktioner, nomenklatur og underklasser



den isomerase de er en klasse af enzymer involveret i strukturelle eller positional omlejringer af isomerer og stereoisomerer af forskellige molekyler. De er til stede i stort set alle cellulære organismer, der opfylder funktioner i forskellige sammenhænge.

Enzymer af denne klasse virker på et enkelt substrat, selvom nogle kan være kovalent forbundet med cofaktorer, ioner, blandt andre. Den generelle reaktion kan derfor ses som følger:

X-Y → Y-X

De katalyseret af disse enzymer involverer en intern omlejring af forbindelserne, hvilket kan betyde ændringer i position af funktionelle grupper, i positionen af ​​dobbeltbindinger mellem carbonatomer, blandt andre, uden ændringer i den molekylære formel af substratet.

Isomeraser udfører forskellige funktioner i en lang række biologiske processer, som omfatter metaboliske veje, celledeling, DNA-replikation, for blot at nævne nogle få..

Isomererne var de første enzymer anvendt industrielt til fremstilling af sirupper og andre sukkerholdige fødevarer takket være deres evne til at omkoble isomerer af forskellige typer kulhydrater..

indeks

  • 1 Biologiske processer, hvor de deltager
  • 2 funktioner
  • 3 nomenklaturen
  • 4 underklasser
    • 4.1 EC.5.1 Racemaser og epimeraser
    • 4.2 EC.5.2 Cis-trans-isomeraser
    • 4.3 EC.5.3 intramolekylære isomeraser
    • 4.4 EC.5.4 intramolekylære transferaser (mutaser)
    • 4.5 EC.5.5 Intramolekylære lyaser
    • 4.6 EC.5.6 Isomeraser, der ændrer den makromolekylære konformation
    • 4,7 EC.5.99 Andre isomeraser
  • 5 referencer

Biologiske processer, hvor de deltager

Isomeraser deltager i flere vitale cellulære processer. Blandt de mest fremtrædende er DNA replikation og emballering katalyseret af topoisomeraser. Disse hændelser er afgørende for replikationen af ​​nukleinsyre, såvel som for dens kondensation før celledeling.

Glycolyse, en af ​​de centrale metaboliske veje i cellen, indbefatter mindst tre isomere enzymer, nemlig phosphoglucoseisomerase, triosephosphatisomerase og-phosphoglyceratmutase.

Omdannelsen af ​​UDP-galactose til UDP-glucose i galactosekatabolisme-vejen opnås ved virkningen af ​​en epimerase. Hos mennesker er dette enzym kendt som UDP-glucose 4-epimerase.

Prægningen af ​​proteiner er en vigtig proces for funktionen af ​​mange enzymer i naturen. Enzymprotein-disulfid-isomerasen hjælper foldningen af ​​proteiner indeholdende disulfidbroer ved at modificere deres position i de molekyler, som de bruger som et substrat.

funktioner

Den vigtigste funktion af enzymer, der tilhører klassen af ​​isomeraser kan ses som omdannelsen af ​​et substrat gennem en lille strukturændring, for at gøre den modtagelig over for yderligere behandling med enzymer nedstrøms i en metabolisk vej, f.eks.

Et eksempel på isomerisering er ændringen af ​​phosphatgruppen i stilling 3 carbon ved position 2 af 3-phosphoglycerat at omdanne den til 2-phosphoglycerat, katalyseret af enzymet phosphoglyceratmutase i den glycolytiske vej, ved hvilken en forbindelse med højere energi genereres der er funktionel substrat enolase.

nomenklatur

Klassificeringen af ​​isomeraser følger de generelle regler for klassificering af enzymer foreslået af Enzyme Commission i 1961, hvor hvert enzym får en numerisk kode for klassificering.

Placeringen af ​​tallene i koden angiver hver af divisionerne eller kategorierne i klassifikationen, og disse tal er foran med bogstaverne "EC".

For isomeraser repræsenterer det første tal den enzymatiske klasse, den anden betegner den type isomerisering, som de udfører, og den tredje det substrat, som de optræder på..

Nomenklaturen for isomeraseklassen er EC.5. Det har syv underklasser, så du vil finde enzymer med koden fra EC.5.1 til EC.5.6. Der er en sjette "underklasse" af isomeraser kendt som "andre isomeraser", hvis kode er EC.5.99, da den indeholder enzymer med forskellige isomerasefunktioner.

Betegnelsen for underklasserne sker hovedsagelig i henhold til den type isomerisering, som disse enzymer udfører. På trods af dette kan de også modtage navne som racemaser, epimeraser, cis-trans-isomeraser, isomeraser, tautomeraser, mutaser eller cycloisomeraser..

underklasser

Der er 7 klasser af enzymer inden for familien af ​​isomeraser:

EC.5.1 Racemaser og epimeraser

De katalyserer dannelsen af ​​racemiske blandinger baseret på a-carbonens position. De kan virke på aminosyrer og derivater (EC.5.1.1), på hydroxysyregrupper og derivater (EC.5.1.2), på kulhydrater og derivater (EC.5.1.3) og andre (EC.5.1.99).

EC.5.2 Cis-trans-isomerase

De katalyserer omdannelsen mellem cis og trans-isomere former af forskellige molekyler.

EC.5.3 Intramolekylære isomeraser

Disse enzymer er ansvarlige for isomeriseringen af ​​interne portioner i det samme molekyle. Der er nogle der udfører oxidoreduktionsreaktioner, hvor elektrondonor og acceptor er det samme molekyle, så de klassificeres ikke som oxidoreduktaser.

De kan handle inter aldoser og ketoser konvertering (EC.5.3.1), keto- og enol-grupper på (EC.5.3.2), ændre positionen af ​​dobbeltbindinger (EC.5.3.3), disulfidbinding SS ( EC.5.3.4) og andre "oxidoreduktaser" (EC.5.3.99).

EC.5.4 intramolekylære transferaser (mutaser)

Disse enzymer katalyserer ændringen af ​​positionen af ​​forskellige grupper inden for det samme molekyle. De er klassificeret efter den type gruppe, der "bevæger sig".

De er Fosfomutasas (EC.5.4.1), de overfører aminogrupper (EC.5.4.2), de overfører hydroxylgrupper (EC.5.4.3), og overførsel af andre typer af grupper (EC.5.4. 99).

EC.5.5 Intramolekylære lyaser

De katalyserer "eliminering" af en gruppe, der er en del af et molekyle, men det er ikke kovalent knyttet til det.

EC.5.6 Isomeraser, der ændrer den makromolekylære konformation

De kan virke ved at ændre konformationen af ​​polypeptider (EC.5.6.1) eller nukleinsyrer (EC.5.6.2).

EC.5.99 Andre isomeraser

Denne underklasse bringer enzymer, såsom thiocyanatisomerase og 2-hydroxymethyl-2-carboxylat-isomerase sammen.

referencer

  1. Adams, E. (1972). Aminosyrer Racemaser og Epimeraser. Enzymerne, 6, 479-507.
  2. Boyce, S., & College, T. (2005). Enzymklassificering og nomenklatur. Encyclopedia of Life Sciences, 1-11.
  3. Cai, C.Z., Han, L. Y., Ji, Z. L., & Chen, Y. Z. (2004). Enzyme Family Classification af Support Vector Machines. Proteiner: struktur, funktion og bioinformatik, 55, 66-76.
  4. Dugave, C. & Demange, L. (2003). Cis - Trans-isomerisering af organiske molekyler og biomolekyler: Implikationer og anvendelser. Chemical Reviews, 103, 2475-2532.
  5. Encyclopedia Britannica. (2018). Hentet 3. marts 2019, fra britannica.com
  6. Freedman, R. B., Hirst, T. R., & Tuite, M. F. (1994). Proteindisulfid isomerase: Bygge broer i proteinfoldning. TIBS, 19, 331-336.
  7. Murzin, A. (1996). Strukturelle klassificering af proteiner: Nye superfamilier Alexey G Murzin. Strukturel klassificering af proteiner: Nye superfamilier, 6, 386-394.
  8. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehninger principper for biokemi. Omega udgaver (5. udgave).
  9. Nomenklaturudvalget for Den Internationale Union af Biokemi og Molekylærbiologi (NC-IUBMB). (2019). Hentet fra qmul.ac.uk
  10. Thoden, J. B., Frey, P. A., & Holden, H. M. (1996). Molekylær struktur af den NADH / UDP-glucose-abortive kompleks af UDP-galactose 4-epimerase fra Escherichia coli: Implikationer for den katalytiske mekanisme. Biochemistry, 35, 5137-5144.