Izomerázové procesy, funkce, nomenklatura a podtřídy

The izomerázy Jedná se o třídu enzymů zapojených do strukturního nebo pozičního přeskupení izomerů a stereoizomerů různých molekul. Jsou přítomny prakticky ve všech buněčných organismech, které plní funkce v různých kontextech.

Enzymy této třídy působí na jeden substrát, i když některé mohou být kovalentně spojeny s kofaktory, ionty, mimo jiné. Obecnou reakci tedy lze vidět následovně:

X-Y → Y-X

Reakce katalyzované těmito enzymy zahrnují vnitřní přeskupení vazeb, což může znamenat mimo jiné změny v poloze funkčních skupin, v poloze dvojných vazeb mezi uhlíky, beze změn v molekulárním vzorci substrátu..

Izomerázy plní různé funkce v celé řadě biologických procesů, včetně metabolických drah, buněčného dělení, replikace DNA..

Izomerázy byly prvními enzymy, které se průmyslově používají k výrobě sirupů a jiných sladkých potravin, díky své schopnosti interkonvertovat izomery různých druhů sacharidů.

Rejstřík článků

• 1 Biologické procesy, kterých se účastní
• 2 funkce
• 3 Názvosloví
• 4 podtřídy
  • 4.1 EC.5.1 Racemázy a epimerázy
  • 4.2 EC.5.2 Cis-trans-izomerázy
  • 4.3 EC.5.3 Intramolekulární izomerázy
  • 4.4 EC.5.4 Intramolekulární transferázy (mutázy)
  • 4.5 EC.5.5 Intramolekulární lyázy
  • 4.6 EC.5.6 Izomerázy, které mění makromolekulární konformaci
  • 4.7 EC.5.99 Jiné izomerázy
• 5 Reference

Biologické procesy, kterých se účastní

Izomerázy se účastní mnoha životně důležitých buněčných procesů. Mezi nejvýznamnější patří replikace a balení DNA, katalyzované topoizomerázami. Tyto události jsou zásadní pro replikaci nukleové kyseliny, stejně jako pro její kondenzaci před buněčným dělením..

Glykolýza, jedna z centrálních metabolických cest v buňce, zahrnuje alespoň tři izomerní enzymy, jmenovitě: fosfoglukózaizomeráza, triofosfátizomeráza a fosfoglycerát mutáza..

Konverze UDP-galaktózy na UDP-glukózu v dráze katabolismu galaktózy se provádí působením epimerázy. U lidí je tento enzym známý jako UDP-glukóza-4-epimeráza..

Skládání proteinů je nezbytným procesem pro fungování mnoha enzymů v přírodě. Enzym protein-disulfid izomeráza pomáhá při skládání proteinů, které obsahují disulfidové můstky, změnou jejich polohy v molekulách, které používá jako substráty..

Funkce

Hlavní funkci enzymů patřících do třídy izomeráz lze považovat za transformaci substrátu malou strukturální změnou, aby byl náchylný k dalšímu zpracování enzymy po proudu v metabolické cestě, například.

Příkladem izomerizace je změna z fosfátové skupiny v poloze 3 na uhlík v poloze 2 3-fosfoglycerátu, aby se přeměnil na 2-fosfoglycerát, katalyzovaný enzymem fosfoglycerát mutáza v glykolytické cestě, čímž se vytvoří sloučenina s vyšší energií co je funkční substrát enolázy.

Nomenklatura

Klasifikace izomeráz se řídí obecnými pravidly pro klasifikaci enzymů navrženými Enzymovou komisí (Enzymová komise) v roce 1961, ve kterém každý enzym obdrží číselný kód pro svou klasifikaci.

Pozice čísel v uvedeném kódu označuje každou z divizí nebo kategorií v klasifikaci a těmto číslům předcházejí písmena „ES“.

U izomeráz představuje první číslo enzymatickou třídu, druhé označuje typ izomerizace, kterou provádějí, a třetí substrát, na který působí..

Nomenklatura třídy izomeráz je EC.5. Má sedm podtříd, takže budou nalezeny enzymy s kódem od EC.5.1 do EC.5.6. Existuje šestá „podtřída“ izomeráz známá jako „jiné izomerázy“, jejíž kód je EC.5.99, protože zahrnuje enzymy s různými izomerázovými funkcemi..

Označení podtříd se provádí hlavně podle typu izomerizace, kterou tyto enzymy provádějí. Navzdory tomu mohou také přijímat názvy jako racemázy, epimerázy, cis-trans-izomerázy, izomerázy, tautomerázy, mutázy nebo cykloizomerázy.

Podtřídy

V rodině izomeráz je 7 tříd enzymů:

EC.5.1 Racemázy a epimerázy

Katalyzují tvorbu racemických směsí na základě polohy α-uhlíku. Mohou působit na aminokyseliny a deriváty (EC.5.1.1), na hydroxykyselinové skupiny a deriváty (EC.5.1.2), na sacharidy a deriváty (EC.5.1.3) a další (EC.5.1.99).

EC.5.2 Cis-trans-Izomerázy

Katalyzujte konverzi mezi izomerními formami cis Y trans různých molekul.

EC.5.3 Intramolekulární izomerázy

Tyto enzymy jsou odpovědné za izomerizaci vnitřních částí ve stejné molekule. Existují některé, které provádějí redoxní reakce, kdy elektronový donor a akceptor je stejná molekula, takže nejsou klasifikovány jako oxidoreduktázy.

Mohou působit přeměnou aldóz a ketóz (EC.5.3.1) na keto- a enolskupiny (EC.5.3.2), změnou polohy CC dvojných vazeb (EC.5.3.3), SS disulfidových vazeb (EC.5.3.4) a další „oxidoreduktázy“ (EC.5.3.99).

EC.5.4 Intramolekulární transferázy (mutázy)

Tyto enzymy katalyzují poziční změny různých skupin ve stejné molekule. Jsou klasifikováni podle typu skupiny, kterou „přesouvají“.

Existují fosfomutázy (EC.5.4.1), ty, které přenášejí aminoskupiny (EC.5.4.2), ty, které přenášejí hydroxylové skupiny (EC.5.4.3), a ty, které přenášejí jiné typy skupin (EC.5.4) 99).

EC.5.5 Intramolekulární lyázy

Katalyzují „eliminaci“ skupiny, která je součástí molekuly, ale je k ní stále kovalentně vázána.

EC.5.6 Izomerázy, které mění makromolekulární konformaci

Mohou působit změnou konformace polypeptidů (EC.5.6.1) nebo nukleových kyselin (EC.5.6.2).

EC.5.99 Jiné izomerázy

Tato podtřída sdružuje enzymy, jako je thiokyanát izomeráza a 2-hydroxychrom-2-karboxylát izomeráza..

Reference

1. Adams, E. (1972). Aminokyseliny racemázy a epimerázy. Enzymy, 6, 479-507.
2. Boyce, S., & College, T. (2005). Klasifikace a nomenklatura enzymů. Encyclopedia of Life Sciences, 1-11.
3. Cai, C. Z., Han, L. Y., Ji, Z. L., & Chen, Y. Z. (2004). Klasifikace rodiny enzymů pomocí podpůrných vektorových strojů. Proteiny: struktura, funkce a bioinformatika, 55, 66-76.
4. Dugave, C., & Demange, L. (2003). Cis - trans izomerizace organických molekul a biomolekul: důsledky a aplikace. Chemické recenze, 103, 2475-2532.
5. Encyklopedie Britannica. (2018). Citováno 3. března 2019, z britannica.com
6. Freedman, R. B., Hirst, T. R. a Tuite, M. F. (1994). Protein disulfid izomeráza: budování mostů při skládání proteinů. TIBS, 19, 331-336.
7. Murzin, A. (1996). Strukturální klasifikace proteinů: nové superrodiny Alexey G Murzin. Strukturální klasifikace proteinů: Nové superrodiny, 6, 386-394.
8. Nelson, D. L. a Cox, M. M. (2009). Lehningerovy principy biochemie. Edice Omega (5. vydání).
9. Výbor pro nomenklaturu Mezinárodní unie pro biochemii a molekulární biologii (NC-IUBMB). (2019). Citováno z qmul.ac.uk
10. Thoden, J. B., Frey, P. A., & Holden, H. M. (1996). Molekulární struktura NADH / UDP-glukózy Abortivní komplex UDP-galaktózy 4-epimerázy z Escherichia coli: Důsledky pro katalytický mechanismus. Biochemie, 35, 5137-5144.