Ισομεράσες βιολογικές διεργασίες, λειτουργίες, ονοματολογία και υποκατηγορίες

Το ισομεράσες είναι μια κατηγορία ενζύμων που εμπλέκονται στη δομική ή τη θέση αναδιάταξη ισομερών και στερεοϊσομερών διαφορετικών μορίων. Είναι παρόντες σχεδόν σε όλους τους κυτταρικούς οργανισμούς που εκπληρώνουν λειτουργίες σε διάφορα πλαίσια.

Τα ένζυμα αυτής της κατηγορίας ενεργούν σε ένα μόνο υπόστρωμα, αν και μερικά μπορεί να συνδέονται ομοιοπολικά με συμπαράγοντες, ιόντα, μεταξύ άλλων. Η γενική αντίδραση, επομένως, μπορεί να φανεί ως εξής:

Χ-Υ → Υ-Χ

Οι αντιδράσεις που καταλύονται από τα ένζυμα αυτά περιλαμβάνουν μια εσωτερική αναδιάταξη των συνδέσμων, η οποία μπορεί να σημαίνει αλλαγές στη θέση των λειτουργικών ομάδων, στη θέση των διπλών δεσμών μεταξύ ανθράκων, μεταξύ άλλων, χωρίς αλλαγές στο μοριακό τύπο του υποστρώματος.

Οι ισομεράσες εκτελούν διάφορες λειτουργίες σε μια μεγάλη ποικιλία βιολογικών διεργασιών, οι οποίες περιλαμβάνουν μεταβολικές οδούς, κυτταρική διαίρεση, αναπαραγωγή DNA, για να αναφέρουμε μερικές..

Οι ισομεράσες ήταν τα πρώτα ένζυμα που χρησιμοποιήθηκαν βιομηχανικά για την παραγωγή σιροπιών και άλλων ζαχαρούχων τροφίμων, χάρη στην ικανότητά τους να αλληλομετατρέπουν τα ισομερή διαφόρων τύπων υδατανθράκων..

Ευρετήριο

• 1 Βιολογικές διεργασίες στις οποίες συμμετέχουν
• 2 Λειτουργίες
• 3 Ονοματολογία
• 4 Υποκατηγορίες
  • 4.1 EC.5.1 Ρασεμάδες και επιμεράσες
  • 4.2 EC.5.2 Cis-trans-ισομεράσες
  • 4.3 EC.5.3 ενδομοριακές ισομεράσες
  • 4.4 EC.5.4 ενδομοριακές τρανσφεράσες (μουτάσες)
  • 4.5 EC.5.5 Ενδομοριακές λύσεις
  • 4.6 EC.5.6 Ισομεράσες που μεταβάλλουν τη μακρομοριακή διαμόρφωση
  • 4.7 EC.5.99 Άλλες ισομεράσες
• 5 Αναφορές

Βιολογικές διεργασίες στις οποίες συμμετέχουν

Οι ισομεράσες συμμετέχουν σε πολλαπλές ζωτικές κυτταρικές διεργασίες. Μεταξύ των πιο σημαντικών είναι η αντιγραφή και συσκευασία του DNA, που καταλύονται από τοποϊσομεράσες. Αυτά τα γεγονότα είναι κρίσιμα για τον αναδιπλασιασμό του νουκλεϊκού οξέος, καθώς και για τη συμπύκνωση του πριν από την κυτταρική διαίρεση.

Γλυκόλυση, μια από τις κεντρικές μεταβολικών οδών στο κύτταρο, περιλαμβάνει τουλάχιστον τρεις ισομερείς ένζυμα, δηλαδή φωσφογλυκόζης ισομεράση, ισομεράση φωσφορικής τριόζης και-φωσφογλυκερική μουτάση.

Η μετατροπή της UDP-γαλακτόζης σε UDP-γλυκόζη στην οδό καταβολισμού γαλακτόζης επιτυγχάνεται με τη δράση μιας επιμεράσης. Στους ανθρώπους αυτό το ένζυμο είναι γνωστό ως UDP-γλυκόζη 4-επιμεράση.

Η αναδίπλωση των πρωτεϊνών είναι μια βασική διαδικασία για τη λειτουργία πολλών ενζύμων στη φύση. Η ένζυμο πρωτεϊνική δισουλφιδική ισομεράση βοηθά στην αναδίπλωση πρωτεϊνών που περιέχουν δισουλφιδικές γέφυρες τροποποιώντας τη θέση τους στα μόρια που χρησιμοποιούν ως υπόστρωμα.

Λειτουργίες

Η κύρια λειτουργία των ενζύμων που ανήκουν στην κατηγορία των ισομεράσες μπορεί να θεωρηθεί ως το μετασχηματισμό ενός υποστρώματος μέσω μιας μικρής διαρθρωτική αλλαγή, ώστε να καταστεί ευαίσθητο σε περαιτέρω επεξεργασία με ένζυμα κατάντη σε μία οδό του μεταβολισμού, για παράδειγμα.

Ένα παράδειγμα της ισομερείωσης είναι η αλλαγή της φωσφορικής ομάδας στη θέση 3 άνθρακα στη θέση 2 της 3-φωσφογλυκερικής για να το μετατρέψει σε 2-φωσφογλυκερικό, που καταλύεται από το ένζυμο μουτάση φωσφογλυκερινικού στη γλυκολυτική οδό, όπου μια ένωση του υψηλότερης ενέργειας παράγεται το οποίο είναι το λειτουργικό υπόστρωμα της ενολάσης.

Ονοματολογία

Η ταξινόμηση των ισομεράσεων ακολουθεί τους γενικούς κανόνες ταξινόμησης των ενζύμων που προτάθηκαν από την επιτροπή ενζύμων το 1961, όπου κάθε ένζυμο λαμβάνει έναν αριθμητικό κωδικό για την ταξινόμησή του.

Η θέση των αριθμών στον εν λόγω κώδικα υποδεικνύει καθένα από τα τμήματα ή κατηγορίες της ταξινόμησης και στους αριθμούς αυτούς προηγούνται τα γράμματα "ΕΚ".

Για τις ισομεράσες ο πρώτος αριθμός αντιπροσωπεύει την ενζυματική κατηγορία, ο δεύτερος δηλώνει τον τύπο ισομερισμού που εκτελεί και το τρίτο το υπόστρωμα επί του οποίου ενεργούν..

Η ονοματολογία της κλάσης ισομεράσης είναι EC.5. Έχει επτά υποκατηγορίες, έτσι θα βρείτε ένζυμα με τον κωδικό από EC.5.1 έως EC.5.6. Υπάρχει μια έκτη "υποκατηγορία" ισομεράσεων γνωστές ως "άλλες ισομεράσες", των οποίων ο κωδικός είναι EC.5.99, δεδομένου ότι περιλαμβάνει ένζυμα με διάφορες λειτουργίες ισομεράσης.

Η υπογραφή των υποκατηγοριών γίνεται κυρίως σύμφωνα με τον τύπο ισομερισμού που εκτελούν αυτά τα ένζυμα. Παρόλα αυτά, μπορούν επίσης να λάβουν ονόματα όπως ρακεμάσες, επιμεράσες, cis-trans-ισομεράσες, ισομεράσες, ταυτομεράσες, μουτεάσες ή κυκλο-ισομεράσες..

Υποκατηγορίες

Υπάρχουν 7 κατηγορίες ενζύμων στην οικογένεια ισομεράσεων:

EC.5.1 Ρακεμάσες και επιμεράσες

Καταλύουν τον σχηματισμό ρακεμικών μιγμάτων με βάση τη θέση του α-άνθρακα. Μπορούν να δράσουν σε αμινοξέα και παράγωγα (ΕΚ.5.1.1), σε ομάδες υδροξυοξέων και παράγωγα (EC.5.1.2), σε υδατάνθρακες και παράγωγα (EC.5.1.3) και σε άλλα (EC.5.1.99).

ΕΚ.5.2 Cis-trans-Ισομεράσες

Καταλύουν τη μετατροπή μεταξύ cis και trans ισομερών μορφών διαφορετικών μορίων.

EC.5.3 Ενδομοριακές ισομεράσες

Αυτά τα ένζυμα είναι υπεύθυνα για τον ισομερισμό εσωτερικών τμημάτων στο ίδιο μόριο. Υπάρχουν μερικοί που εκτελούν αντιδράσεις οξειδοαντίδρασης, όπου ο δότης και δέκτης ηλεκτρονίων είναι το ίδιο μόριο, επομένως δεν ταξινομούνται ως οξειδοαναγωγάσες.

Μπορούν να δράσουν μεταξύ αλδόζες και κετόζες μετατροπή (EC.5.3.1), κετο και ομάδες ενόλης επί (EC.5.3.2), αλλάζοντας τη θέση των διπλών δεσμών (EC.5.3.3), δισουλφιδικού δεσμού SS ( EC.5.3.4) και άλλες "οξειδορεδουκτάσες" (EC.5.3.99).

EC.5.4 ενδομοριακές μεταφορές (μεταλλάσεις)

Αυτά τα ένζυμα καταλύουν τις αλλαγές της θέσης διαφόρων ομάδων μέσα στο ίδιο μόριο. Κατηγοριοποιούνται ανάλογα με τον τύπο της ομάδας που "μετακινούνται".

Είναι το Fosfomutasas (EC.5.4.1), η εισφέρουσα αμινομάδες (EC.5.4.2), η εισφέρουσα ομάδες υδροξυλίου (EC.5.4.3), και τη μεταφορά άλλων τύπων ομάδων (EC.5.4. 99).

EC.5.5 Ενδομοριακές λύσεις

Καταλύουν την "εξάλειψη" μιας ομάδας που είναι μέρος ενός μορίου, αλλά αυτό δεν είναι ομοιοπολικά συνδεδεμένο με αυτό.

EC.5.6 Ισομεράσες που μεταβάλλουν τη μακρομοριακή διαμόρφωση

Μπορούν να δράσουν μεταβάλλοντας τη διαμόρφωση των πολυπεπτιδίων (EC.5.6.1) ή των νουκλεϊνικών οξέων (EC.5.6.2).

EC.5.99 Άλλες ισομεράσες

Αυτή η υποκατηγορία φέρνει σε επαφή ένζυμα όπως ισομεράση θειοκυανικού και ισομεράση 2-υδροξυμενο-2-καρβοξυλικού.

Αναφορές

1. Adams, Ε. (1972). Ρακελάσες αμινοξέων και επιμεράσες. The Enzymes, 6, 479-507.
2. Boyce, S., & College, Τ. (2005). Ταξινόμηση και ονοματολογία ενζύμων. Encyclopedia of Life Sciences, 1-11.
3. Cai, C.Z., Han, L.Y., Ji, Ζ. L., & Chen, Υ. Ζ. (2004). Ενζυμική Ταξινόμηση Οικογένειας από Υποστήριξη Μηχανών Vector. Πρωτεΐνες: Δομή, Λειτουργία και Βιοπληροφορική, 55, 66-76.
4. Dugave, C., & Demange, L. (2003). Cis - Trans Ισομερισμός οργανικών μορίων και βιομορίων: επιπτώσεις και εφαρμογές. Chemical Reviews 103, 2475-2532.
5. Εγκυκλοπαίδεια Britannica. (2018). Ανακτήθηκε στις 3 Μαρτίου 2019 από britannica.com
6. Freedman, R. Β., Hirst, Τ. R. & Tuite, Μ. F. (1994). Πρωτεϊνική δισουλφιδική ισομεράση: οικοδομικές γέφυρες στην αναδίπλωση πρωτεϊνών. TIBS, 19, 331-336.
7. Murzin, Α. (1996). Δομική ταξινόμηση των πρωτεϊνών: νέες υπεροικογένειες Alexey G Murzin. Δομική ταξινόμηση πρωτεϊνών: νέες Superfamilies, 6, 386-394.
8. Nelson, D. L., & Cox, Μ. Μ. (2009). Αρχές Lehninger της Βιοχημείας. Omega εκδόσεις (5η έκδοση).
9. Επιτροπή Ονοματολογίας της Διεθνούς Ένωσης Βιοχημείας και Μοριακής Βιολογίας (NC-IUBMB). (2019). Ανακτήθηκε από το qmul.ac.uk
10. Thoden, J. Β., Frey, Ρ. Α., & Holden, Η. Μ. (1996). Μοριακή δομή του επιθετικού συμπλόκου NADH / UDP-γλυκόζης της UDP-γαλακτόζης 4-επιμεράσης από Escherichia coli: Επιπτώσεις για τον καταλυτικό μηχανισμό. Biochemistry, 35, 5137-5144.