IZOMERAZE: PROCESI, FUNKCIJE, NOMENKLATURA I PODKLASA - BIOLOGIJA - 2025

Su izomeraze su klasa enzima uključenih u pregrađivanjem strukturnih ili pozicijskih izomera i stereoizomera različitih molekula. Prisutni su u gotovo svim staničnim organizmima, ispunjavajući funkcije u različitim kontekstima.

Enzimi ove klase djeluju na jednoj podlozi, unatoč činjenici da se neki mogu kovalentno povezati s kofaktorima, ionima, između ostalih. Stoga se opća reakcija može vidjeti kako slijedi:

XY → YX

Reakcije katalizirane ovim enzimima uključuju unutarnje preuređivanje veza, što može značiti promjenu položaja funkcionalnih skupina, položaja dvostrukih veza između ugljika, između ostalog, bez promjena u molekularnoj formuli supstrata.

Mehanizam djelovanja izopentenil pirofosfat izomeraze koji katalizira izomerizaciju izopentenil pirofosfata u dimetilalil pirofosfat (Izvor: Yjlu22 putem Wikimedia Commons)

Izomeraze ispunjavaju različite funkcije u velikom nizu bioloških procesa, unutar kojih je moguće uključiti metaboličke puteve, staničnu podjelu, replikaciju DNA, ako ih samo nabrojimo.

Izomeraze su bili prvi industrijski korišteni enzimi za proizvodnju sirupa i druge slatke hrane, zahvaljujući njihovoj sposobnosti međusobnog pretvaranja izomera različitih vrsta ugljikohidrata.

Biološki procesi u kojima sudjeluju

Izomeraze sudjeluju u više vitalnih staničnih procesa. Među najistaknutijim su replikacija i pakiranje DNK, katalizirali topoizomeraze. Ovi su događaji ključni za replikaciju nukleinske kiseline, kao i za njezinu kondenzaciju prije diobe stanica.

Glikoliza, jedan od središnjih metaboličkih puteva u stanici, uključuje najmanje tri izomerna enzima, naime fosfoglukoznu izomerazu, trioznu fosfatnu izomerazu i fosfogliceratnu mutazu.

Pretvorba UDP-galaktoze u UDP-glukozu u putu katabolizma galaktoze ostvaruje se djelovanjem epimeraze. Kod ljudi je ovaj enzim poznat pod nazivom UDP-glukoza 4-epimeraza.

Sakupljanje proteina važan je proces djelovanja mnogih enzima u prirodi. Enzim protein-disulfid izomeraza pomaže u savijanju proteina koji sadrže disulfidne mostove mijenjajući njihov položaj u molekulama koje koristi kao supstrat.

Značajke

Glavna funkcija enzima koja pripada klasi izomeraza može se promatrati kao transformiranje supstrata kroz malu strukturnu promjenu, kako bi bila osjetljiva na daljnju obradu enzimima nizvodno u metaboličkom putu, na primjer.

Primjer izomerizacije je promjena iz fosfatne skupine u položaju 3 u ugljik u položaju 2 3-fosfoglicerata radi pretvaranja u 2-fosfoglicerat, kataliziranog enzimom fosfogliceratnom mutazom u glikolitičkom putu, stvarajući tako viši energetski spoj koji je funkcionalni supstrat enolaze.

Nomenklatura

Razvrstavanje izomeraza slijedi opća pravila za razvrstavanje enzima koje je 1961. godine predložila Enzimska komisija u kojoj svaki enzim dobiva brojčani kod za svoju klasifikaciju.

Položaj brojeva u navedenom kodu označava svaku podjelu ili kategoriju u klasifikaciji, a tim brojevima prethodi slovo "EC".

Za izomeraze, prvi broj predstavlja enzimsku klasu, drugi označava vrstu izomerizacije koju provode, a treći supstrat na koji djeluju.

Nomenklatura klase izomeraza je EC.5. Ima sedam potklasa, pa će se naći enzimi s kodom od EC.5.1 do EC.5.6. Postoji šesta "podklasa" izomeraza poznata kao "druge izomeraze", čiji je kod EC.5.99, jer uključuje enzime s različitim funkcijama izomeraze.

Denotacija potklasa provodi se uglavnom prema vrsti izomerizacije koju ti enzimi provode. Unatoč tome, oni također mogu dobiti imena kao što su racemaze, epimeraze, cis-trans-izomeraze, izomeraze, tautomeraze, mutaze ili ciklo izomeraze.

podklase

Postoji 7 klasa enzima u obitelji izomeraze:

EC.5.1 Racemaze i epimeraze

Oni kataliziraju stvaranje racemičnih smjesa na temelju položaja α-ugljika. Mogu djelovati na aminokiseline i derivate (EC.5.1.1), na hidroksikiselinske skupine i derivate (EC.5.1.2), na ugljikohidrate i derivate (EC.5.1.3) i druge (EC.5.1.99).

EC.5.2

Oni kataliziraju pretvorbu između cis i trans izomernih oblika različitih molekula.

EC.5.3 Intramolekularne izomeraze

Ovi enzimi odgovorni su za izomerizaciju unutarnjih dijelova u istoj molekuli. Postoje neki koji provode redoks reakcije, gdje je davatelj i akceptor elektrona ista molekula, tako da nisu klasificirani kao oksidoreduktaze.

Mogu djelovati pretvaranjem aldoza i ketoza (EC.5.3.1), na keto- i enol- skupinama (EC.5.3.2), mijenjanjem položaja dvostrukih veza CC (EC.5.3.3), u SS disulfidne veze (EC.5.3.4) i ostale "oksidoreduktaze" (EC.5.3.99).

EC.5.4 Intramolekularne transferaze (mutaze)

Ti enzimi kataliziraju promjene položaja različitih grupa unutar iste molekule. Razvrstavaju se prema vrsti skupine u koju se "kreću".

Postoje fosfomutaze (EC.5.4.1), one koje prenose amino skupine (EC.5.4.2), one koje prenose hidroksilne skupine (EC.5.4.3) i one koje prenose druge vrste skupina (EC.5.4). 99).

EC.5.5 Intramolekularne lizaze

Oni kataliziraju "eliminaciju" grupe koja je dio molekule, ali je na nju još uvijek kovalentno vezana.

EC.5.6 Izomeraze koje mijenjaju makromolekularnu konformaciju

Oni mogu djelovati mijenjanjem konformacije polipeptida (EC.5.6.1) ili nukleinskih kiselina (EC.5.6.2).

EC.5.99 Ostale izomeraze

Ovaj podrazred okuplja enzime poput tiocijanatne izomeraze i 2-hidroksikrom-2-karboksilatne izomeraze.

Reference

1. Adams, E. (1972). Racemaze i epimeraze aminokiselina. Enzimi, 6, 479–507.
2. Boyce, S., & College, T. (2005). Razvrstavanje i nomenklatura enzima. Enciklopedija znanosti o životu, 1–11.
3. Cai, CZ, Han, LY, Ji, ZL, & Chen, YZ (2004). Razvrstavanje obiteljskih enzima prema vektorskim strojevima za podršku. Proteini: struktura, funkcija i bioinformatika, 55, 66–76.
4. Dugave, C., i Demange, L. (2003). Cis - trans izomerizacija organskih molekula i biomolekula: implikacije i primjene. Kemijski pregledi, 103, 2475-2532.
5. Enciklopedija Britannica. (2018.). Preuzeto 3. ožujka 2019. s britannica.com
6. Freedman, RB, Hirst, TR, & Tuite, MF (1994). Proteinski disulfid izomeraza: izgradnja mostova u nakupljanju proteina. TIBS, 19, 331–336.
7. Murzin, A. (1996). Strukturna klasifikacija proteina: nove superfamilije Alekseja G Murzina. Strukturna klasifikacija proteina: New Superfamilies, 6, 386–394.
8. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehningerovi principi biokemije. Omega izdanja (5. izd.).
9. Odbor za nomenklaturu Međunarodne unije za biokemiju i molekularnu biologiju (NC-IUBMB). (2019). Preuzeto s qmul.ac.uk
10. Thoden, JB, Frey, PA, i Holden, HM (1996). Molekularna struktura NORH / UDP-glukoza Abortivni kompleks UDP-galaktoze 4-epimeraze iz Escherichia coli: implikacije za katalitički mehanizam. Biokemija, 35, 5137-5144.