ТРАНСФЕРАЗИ: ПРОЦЕСИ, ФУНКЦИИ, НОМЕНКЛАТУРА И ПОДКЛАСОВЕ - БИОЛОГИЯ

На трансферазите са ензими, които прехвърлят функционални групи на субстрат действа като донор до друг действащ като един приемник. Повечето от основните метаболитни процеси включват ензими трансфераза.

Първото наблюдение на реакциите, катализирани от тези ензими, е документирано през 1953 г. от д-р Р. К. Мортън, който наблюдава прехвърлянето на фосфатна група от алкална фосфатаза в β-галактозидаза, която действа като рецептор за фосфатната група.

Глицин N-метилтрансфераза (Източник: Jawahar Swaminathan и MSD служители на Европейския институт по биоинформатика чрез Wikimedia Commons)

Номенклатурата на ензимите трансфераза обикновено се прави според естеството на молекулата, която приема функционалната група в реакцията, например: ДНК-метилтрансфераза, глутатион-трансфераза, 1,4-α-глюкан 6-α-глюкозилтрансфераза, сред други.

Трансферазите са ензими с биотехнологично значение, особено в хранителната и лекарствената индустрия. Техните гени могат да бъдат модифицирани за извършване на специфични дейности в организмите, като по този начин допринасят пряко за здравето на потребителите, извън хранителните ползи.

Пребиотичните лекарства за чревната флора са богати на трансферази, тъй като те участват в образуването на въглехидрати, които благоприятстват растежа и развитието на полезни микроорганизми в червата.

Недостигът, структурните увреждания и прекъсванията в процесите, катализирани от трансферази, причиняват натрупването на продукти в клетката, поради което много различни заболявания и патологии са свързани с такива ензими.

Неизправността на трансферазите причинява заболявания като галактоземия, болест на Алцхаймер, Хънтингтън, наред с други.

Биологични процеси, в които участват

Сред големия брой метаболитни процеси, в които участват трансферазите, са биосинтезата на гликозиди и метаболизма на захарите като цяло.

Ензимът глюкотрансфераза е отговорен за конюгирането на А и В антигени на повърхността на червените кръвни клетки. Тези вариации на свързване на антиген са причинени от полиморфизъм на аминокиселини Pro234Ser с първоначалната структура на В-трансферази.

Глутатион-S-трансфераза в черния дроб участва в детоксикацията на чернодробните клетки, като помага за защитата им от реактивни видове кислород (ROS), свободни радикали и водородни пероксиди, които се натрупват в клетъчната цитоплазма и са силно токсичен.

Glutathione-S-Трансфераза (Източник: Jawahar Swaminathan и MSD служители на Европейския институт по биоинформатика чрез Wikimedia Commons)

Аспартат карбамоил трансфераза катализира биосинтеза на пиримидини при метаболизма на нуклеотиди, основни компоненти на нуклеинови киселини и високоенергийни молекули, използвани в множество клетъчни процеси (например ATP и GTP, например).

Трансферазите участват пряко в регулирането на много биологични процеси чрез заглушаване чрез епигенетични механизми на ДНК последователностите, които кодират информацията, необходима за синтеза на клетъчни елементи.

Хистон ацетилтрансферазите ацетилат запазват лизиновите остатъци върху хистоните чрез прехвърляне на ацетилова група от ацетил-КоА молекула. Това ацетилиране стимулира активирането на транскрипцията, свързана с отвиването или релаксацията на еухроматин.

Фосфотрансферазите катализират прехвърлянето на фосфатни групи във вероятно във всички клетъчни метаболитни контексти. Той има важна роля при фосфорилирането на въглехидратите.

Аминотрансферазите катализират обратимия трансфер на амино групи от аминокиселини към оксациди, една от многото трансформации на аминокиселини, медиирани от ензимите, зависими от витамин В6.

Характеристика

Трансферазите катализират движението на химичните групи чрез осъществяване на реакцията, показана по-долу. В следващото уравнение буквата "X" представлява донорната молекула от функционалната група "Y", а "Z" действа като акцептор.

XY + Z = X + YZ

Това са ензими със силни електронегативни и нуклеофилни елементи в състава си; Тези елементи са отговорни за трансферната способност на ензима.

Групите, мобилизирани от трансферазите, обикновено са алдехидни и кетонови остатъци, ацил, глюкозил, алкил, азотни и богати на азот групи, фосфор, съдържащи сяра групи.

номенклатура

Класификацията на трансферази следва общите правила за класифицирането на ензимите, предложени от Ензимната комисия през 1961 г. Според комитета всеки ензим получава цифров код за своята класификация.

Позицията на числата в кода показва всяко от разделенията или категориите в класификацията и тези числа се предхождат от буквите "ЕО".

В класификацията на трансферази първото число представлява ензимния клас, второто число символизира типа група, която прехвърлят, а третото число се отнася до субстрата, върху който действат.

Номенклатурата на класа на трансферази е EC.2. Той има десет подкласа, така че има ензими с код от EC.2.1 до EC.2.10. Всяко обозначение на подклас се прави предимно според типа група, която прехвърля ензима.

Подкласове

Десетте класове ензими в семейството на трансфераза са:

EC.2.1 Трансферни групи на въглероден атом

Те прехвърлят групи, които включват един въглерод. Метилтрансферазата например прехвърля метилова група (CH3) към азотните основи на ДНК. Ензимите от тази група директно регулират транслацията на гените.

EC.2.2 Прехвърляне на алдехидни или кетонови групи

Те мобилизират алдехидни групи и кетонови групи, които имат захариди като рецепторни групи. Карбамилтрансферазата представлява механизъм за регулиране и синтез на пиримидини.

EC.2.3 Ацилтрансферази

Тези ензими прехвърлят ацилни групи към производни на аминокиселини. Пептидилтрансферазата извършва основното образуване на пептидни връзки между съседни аминокиселини по време на процеса на транслация.

EC.2.4 Гликозилтрансферази

Те катализират образуването на гликозидни връзки, използвайки фосфатни захарни групи като донорни групи. Всички живи същества представят ДНК последователности за гликозилтрансферази, тъй като те участват в синтеза на гликолипиди и гликопротеини.

EC.2.5 Прехвърлят алкилови или арилни групи освен метилови групи

Те мобилизират алкилови или арилни групи (различни от СНЗ) като диметилови групи, например. Сред тях е глутатион трансферазата, за която беше споменато по-рано.

EC.2.6 Прехвърляне на азотни групи

Ензимите от този клас прехвърлят азотни групи като -NH2 и -NH. Тези ензими включват аминотрансферази и трансаминази.

EC.2.7 Трансферни групи, съдържащи фосфатни групи

Те катализират фосфорилирането на субстратите. Обикновено субстратите на тези фосфорилации са захари и други ензими. Фосфотрансферазите транспортират захари в клетката, като едновременно ги фосфорилират.

EC.2.8 Трансферни групи, съдържащи сяра

Те се характеризират с катализиране на прехвърлянето на групи, които съдържат сяра в структурата си. Коензим Трансфераза принадлежи към този подклас.

EC.2.9 Трансферни групи, съдържащи селен

Те обикновено са известни като селениотрансферази. Те мобилизират L-серилните групи за прехвърляне на РНК.

EC.2.10 Трансферни групи, съдържащи молибден или волфрам

Трансферазите от тази група мобилизират групи, съдържащи молибден или волфрам, до молекули, които имат сулфидни групи като акцептори.

Препратки

Alfaro, JA, Zheng, RB, Persson, M., Letts, JA, Polakowski, R., Bai, Y.,… & Evans, SV (2008). АБО (Н) кръвна група А и В гликозилтрансферази разпознават субстрата чрез специфични конформационни промени. Journal of Biological Chemistry, 283 (15), 10097-10108.
Аранда Моратала, Дж. (2015). Изчислително проучване на ДНК-метилтрансферази. Анализ на епигенетичния механизъм на метилиране на ДНК (докторска дисертация, Университет на Валенсия-Испания).
Армстронг, RN (1997). Структура, каталитичен механизъм и еволюция на глутатионовите трансферази. Химически изследвания в токсикологията, 10 (1), 2-18.
Азнар Кано, Е. (2014). Изследване на фаги на "Helicobacter pylori" по фенотипни и генотипични методи (Докторска дисертация, Universidad Complutense de Madrid)
Boyce, S., & Tipton, KF (2001). Ензимна класификация и номенклатура. Елс.
Bresnick, E., & Mossé, H. (1966). Аспартат карбамоилтрансфераза от черен дроб на плъх. Биохимичен вестник, 101 (1), 63.
Gagnon, SM, Legg, MS, Polakowski, R., Letts, JA, Persson, M., Lin, S.,… & Borisova, SN (2018). Консервираните остатъци Arg188 и Asp302 са критични за организирането на активно място и катализа в човешката ABO (H) кръвна група А и В гликозилтрансферази. Гликобиология, 28 (8), 624-636
Grimes, WJ (1970). Трансферази на сиалова киселина и нива на сиалова киселина в нормални и трансформирани клетки. Биохимия, 9 (26), 5083-5092.
Grimes, WJ (1970). Трансферази на сиалова киселина и нива на сиалова киселина в нормални и трансформирани клетки. Биохимия, 9 (26), 5083-5092.
Hayes, JD, Flanagan, JU, & Jowsey, IR (2005). Глутатион трансферази. Annu. Преподобни фармакол. Toxicol., 45, 51-88.
Hersh, LB, & Jencks, WP (1967). Коензим А Трансферазна кинетика и обменни реакции. Journal of Biological Chemistry, 242 (15), 3468-3480
Jencks, WP (1973). 11 Трансферази на коензим А. В ензимите (том 9, стр. 483-496). Академична преса.
Lairson, LL, Henrissat, B., Davies, GJ, & Withers, SG (2008). Гликозилтрансферази: структури, функции и механизми. Годишен преглед на биохимията, 77
Lairson, LL, Henrissat, B., Davies, GJ, & Withers, SG (2008). Гликозилтрансферази: структури, функции и механизми. Годишен преглед на биохимията, 77.
Lambalot, RH, Gehring, AM, Flugel, RS, Zuber, P., LaCelle, M., Marahiel, MA,… & Walsh, CT (1996). Нов ензим свръхсемейство фосфопантетеинил трансферази. Химия и биология, 3 (11), 923-936
Mallard, C., Tolcos, M., Leditschke, J., Campbell, P., & Rees, S. (1999). Намаляване на имунореактивността на холин ацетилтрансфераза, но не имунореактивност на мускариново-м2 рецепторите в мозъчния ствол на бебета от СПИН. Списание за невропатология и експериментална неврология, 58 (3), 255-264
Манервик, Б. (1985). Изоензимите на глутатион трансфераза. Напредък в ензимологията и свързаните с нея области на молекулярната биология, 57, 357-417
MEHTA, PK, HALE, TI, & CHRISTEN, P. (1993). Аминотрансферази: демонстрация на хомология и разделяне на еволюционни подгрупи. Европейско списание за биохимия, 214 (2), 549-561
Monro, RE, Staehelin, T., Celma, ML, & Vazquez, D. (1969, януари). Пептидил трансферазната активност на рибозомите. В симпозиуми за количествена биология в студеното пролетно пристанище (том 34, стр. 357-368). Лабораторна преса за студено пролетно пристанище.
Монтес, CP (2014). Ензими в храната? Биохимия на ядливото Университетско списание UNAM, 15, 12.
Morton, RK (1953). Трансферазна активност на хидролитичните ензими. Природа, 172 (4367), 65.
Negishi, M., Pedersen, LG, Petrotchenko, E., Shevtsov, S., Gorokhov, A., Kakuta, Y., & Pedersen, LC (2001). Структура и функция на сулфотрансферазите. Архиви по биохимия и биофизика, 390 (2), 149-157
Комитет по номенклатурата на Международния съюз по биохимия и молекулярна биология (NC-IUBMB). (2019). Извлечено от qmul.ac.uk
Rej, R. (1989). Аминотрансферази при заболяване. Клиники по лабораторна медицина, 9 (4), 667-687.
Xu, D., Song, D., Pedersen, LC, & Liu, J. (2007). Мутационно проучване на хепаран сулфат 2-О-сулфотрансфераза и хондроитин сулфат 2-О-сулфотрансфераза. Journal of Biological Chemistry, 282 (11), 8356-8367

ТРАНСФЕРАЗИ: ПРОЦЕСИ, ФУНКЦИИ, НОМЕНКЛАТУРА И ПОДКЛАСОВЕ - БИОЛОГИЯ - 2025