TRANSFERURI: PROCESE, FUNCȚII, NOMENCLATOR ȘI SUBCLASE - BIOLOGIE - 2025

De transferaze sunt enzime care transferă grupările funcționale ale unui substrat care acționează în calitate de donator la altul care acționează ca un receptor. Majoritatea proceselor metabolice esențiale pentru viață implică enzime transferazice.

Prima observație a reacțiilor catalizate de aceste enzime a fost documentată în 1953 de Dr. RK Morton, care a observat transferul unei grupări fosfat dintr-o fosfatază alcalină într-o β-galactosidaza care a acționat ca receptor pentru grupa fosfat.

Glicină N-metiltransferază (Sursa: Jawahar Swaminathan și personalul MSD la Institutul European de Bioinformatică prin Wikimedia Commons)

Nomenclatura enzimelor transferazice se face în general în funcție de natura moleculei care acceptă grupa funcțională în reacție, de exemplu: ADN-metiltransferaza, Glutation-transferaza, 1,4-α-glucan 6-α-glucosiltransferază, printre altele.

Transferazele sunt enzime cu importanță biotehnologică, în special în industria alimentară și a medicamentelor. Genele lor pot fi modificate pentru a desfășura activități specifice în organisme, contribuind astfel direct la sănătatea consumatorilor, dincolo de beneficiile nutriționale.

Medicamentele prebiotice pentru flora intestinală sunt bogate în transferaze, deoarece acestea participă la formarea de carbohidrați care favorizează creșterea și dezvoltarea microorganismelor benefice din intestin.

Deficiențele, deteriorarea structurală și întreruperile proceselor catalizate de transferuri provoacă acumularea de produse în interiorul celulei, motiv pentru care multe boli și patologii diferite sunt asociate cu astfel de enzime.

Defecțiunea transferazelor determină boli precum galactozemia, Alzheimer, boala Huntington, printre altele.

Procese biologice la care participă

Printre numărul mare de procese metabolice la care participă transferazele sunt biosinteza glicozidelor și metabolismul zaharurilor în general.

O enzimă glucotransferază este responsabilă pentru conjugarea antigenelor A și B de pe suprafața globulelor roșii. Aceste variații ale legării antigenului sunt cauzate de un polimorfism al aminoacizilor Pro234Ser din structura inițială a B-transferazelor.

Glutation-S-transferaza în ficat participă la detoxifierea celulelor hepatice, contribuind la protejarea acestora de speciile reactive de oxigen (ROS), radicalii liberi și peroxizii de hidrogen care se acumulează în citoplasma celulară și sunt foarte toxic.

Glutation-S-Transferază (Sursa: Jawahar Swaminathan și personalul MSD la European Bioinformatics Institute via Wikimedia Commons)

Aspartatul carbamoyl transferaza catalizează biosinteza pirimidinelor în metabolismul nucleotidelor, componente fundamentale ale acizilor nucleici și moleculelor cu energie mare utilizate în procese celulare multiple (cum ar fi ATP și GTP, de exemplu).

Transferazele participă direct la reglarea multor procese biologice prin reducerea la tăcere prin mecanisme epigenetice a secvențelor de ADN care codifică informațiile necesare pentru sinteza elementelor celulare.

Acetilat de histon acetilat a conservat reziduurile de lizină pe histone prin transferul unei grupe acetil dintr-o moleculă acetil-CoA. Această acetilare stimulează activarea transcripției asociate cu desfășurarea sau relaxarea euchromatinei.

Fosfotransferazele catalizează transferul grupărilor fosfat în probabil toate contextele metabolice celulare. Are un rol important în fosforilarea carbohidraților.

Aminotransferazele catalizează transferul reversibil al grupărilor amino de la aminoacizi la oxaci, una dintre multele transformări de aminoacizi mediate de enzimele dependente de vitamina B6.

Caracteristici

Transferazele catalizează mișcarea grupărilor chimice prin realizarea reacției prezentate mai jos. În ecuația următoare, litera "X" reprezintă molecula donatoare a grupului funcțional "Y" și "Z" acționează ca acceptor.

XY + Z = X + YZ

Acestea sunt enzime cu elemente electronegative și nucleofile puternice în compoziția lor; Aceste elemente sunt responsabile de capacitatea de transfer a enzimei.

Grupurile mobilizate de transferaze sunt, în general, resturi de aldehidă și cetonă, acil, glucozil, alchil, grupări bogate în azot și azot, fosfor, grupuri care conțin sulf, printre altele.

Nomenclatură

Clasificarea transferurilor respectă regulile generale de clasificare a enzimelor propuse de Comisia Enzimelor în 1961. Potrivit comitetului, fiecare enzimă primește un cod numeric pentru clasificarea sa.

Poziția numerelor din cod indică fiecare dintre diviziile sau categoriile din clasificare, iar aceste numere sunt precedate de literele „CE”.

În clasificarea transferazelor, primul număr reprezintă clasa enzimelor, al doilea număr simbolizează tipul de grup pe care îl transferă, iar al treilea număr se referă la substratul pe care acționează.

Nomenclatura clasei de transferuri este EC.2 . Are zece subclase, deci există enzime cu codul de la EC.2.1 la EC.2.10 . Fiecare notare a subclasei se face în principal în funcție de tipul de grup care transferă enzima.

subclase

Cele zece clase de enzime din familia transferazei sunt:

EC.2.1 Grupuri de transfer ale unui atom de carbon

Ele transferă grupuri care includ un singur carbon. Metiltransferaza, de exemplu, transferă o grupare metil (CH3) în bazele azotate ale ADN-ului. Enzimele acestui grup reglează în mod direct traducerea genelor.

EC.2.2 Transferă grupuri de aldehidă sau cetonă

Acestea mobilizează grupări aldehidă și grupuri cetonice care au zaharide ca grupuri de receptori. Carbamiltransferaza reprezintă un mecanism de reglare și sinteză de pirimidine.

EC.2.3 Acetransferazele

Aceste enzime transferă grupări acil la derivați de aminoacizi. Peptidiltransferaza realizează formarea esențială a legăturilor peptidice între aminoacizii adiacenți în timpul procesului de traducere.

EC.2.4 Glicoziltransferaze

Acestea catalizează formarea de legături glicozidice folosind grupări de zahăr fosfat ca grupuri donatoare. Toate ființele vii prezintă secvențe de ADN pentru glicoziltransferaze, deoarece participă la sinteza glicolipidelor și a glicoproteinelor.

EC.2.5 Transferați grupări alchil sau arii în afară de grupările metil

Ei mobilizează grupări alchil sau arii (altele decât CH3), cum ar fi grupările dimetil, de exemplu. Printre ele se numără glutationa transferază, menționată anterior.

EC.2.6 Transferul grupelor de azot

Enzimele din această clasă transferă grupe de azot, cum ar fi -NH2 și -NH. Aceste enzime includ aminotransferaze și transaminaze.

EC.2.7 Grupuri de transfer care conțin grupe de fosfați

Acestea catalizează fosforilarea substraturilor. În general, substraturile acestor fosforilări sunt zaharuri și alte enzime. Fosfotransferazele transportă zaharurile în celulă, simultan fosforilându-le.

EC.2.8 Grupuri de transfer care conțin sulf

Se caracterizează prin catalizarea transferului de grupuri care conțin sulf în structura lor. Coenzima A transferaza aparține acestei sub-clase.

EC.2.9 Grupuri de transfer care conțin seleniu

Sunt cunoscute în mod obișnuit sub denumirea de seleniotransferaze. Acestea mobilizează grupări L-seril pentru a transfera ARN-uri.

EC.2.10 Grupuri de transfer care conțin fie molibden sau tungsten

Transferazele acestui grup mobilizează grupuri care conțin molibden sau tungsten la molecule care au grupuri de sulfuri ca acceptoare.

Referințe

1. Alfaro, JA, Zheng, RB, Persson, M., Letts, JA, Polakowski, R., Bai, Y., … și Evans, SV (2008). ABO (H) grupa sanguină A și B glicoziltransferazele recunosc substratul prin modificări conformaționale specifice. Journal of Biological Chemistry, 283 (15), 10097-10108.
2. Aranda Moratalla, J. (2015). Studiu de calcul al ADN-metiltransferazelor. Analiza mecanismului epigenetic de metilare a ADN-ului (doctorat-teză, Universitatea din Valencia-Spania).
3. Armstrong, RN (1997). Structura, mecanismul catalitic și evoluția glutationului transferazelor. Cercetări chimice în toxicologie, 10 (1), 2-18.
4. Aznar Cano, E. (2014). Studiul fagilor de la „Helicobacter pylori” prin metode fenotipice și genotipice (disertație de doctorat, Universitatea Complutense de Madrid)
5. Boyce, S., & Tipton, KF (2001). Clasificarea și nomenclatura enzimelor. ELS.
6. Bresnick, E., & Mossé, H. (1966). Aspartat carbamoyltransferaza din ficatul de șobolan. Jurnalul biochimic, 101 (1), 63.
7. Gagnon, SM, Legg, MS, Polakowski, R., Letts, JA, Persson, M., Lin, S., … și Borisova, SN (2018). Reziduurile conservate Arg188 și Asp302 sunt critice pentru organizarea site-ului activ și cataliza în grupul sanguin A și B glicoziltransferazele ABO (H) umane. Glicobiologie, 28 (8), 624-636
8. Grimes, WJ (1970). Transferazele de acid sialic și nivelurile de acid sialic în celulele normale și transformate. Biochimie, 9 (26), 5083-5092.
9. Grimes, WJ (1970). Transferazele de acid sialic și nivelurile de acid sialic în celulele normale și transformate. Biochimie, 9 (26), 5083-5092.
10. Hayes, JD, Flanagan, JU, & Jowsey, IR (2005). Glutationul transferaze. Annu. Rev. Farmacol. Toxicol. , 45, 51-88.
11. Hersh, LB și Jencks, WP (1967). Coenzima A cinetică transferazică și reacții de schimb. Journal of Biological Chemistry, 242 (15), 3468-3480
12. Jencks, WP (1973). 11 Coenzima A Transferazelor. În Enzime (Vol. 9, p. 483-496). Presă academică.
13. Lairson, LL, Henrissat, B., Davies, GJ, & Withers, SG (2008). Glicoziltransferaze: structuri, funcții și mecanisme. Analiza anuală a biochimiei, 77
14. Lairson, LL, Henrissat, B., Davies, GJ, & Withers, SG (2008). Glicoziltransferaze: structuri, funcții și mecanisme. Analiza anuală a biochimiei, 77.
15. Lambalot, RH, Gehring, AM, Flugel, RS, Zuber, P., LaCelle, M., Marahiel, MA, … & Walsh, CT (1996). O nouă enzimă superfamilie fosfopantetinein transferazele. Chimie și biologie, 3 (11), 923-936
16. Mallard, C., Tolcos, M., Leditschke, J., Campbell, P., & Rees, S. (1999). Reducerea imunoreactivității colinului acetiltransferază, dar nu a imunoreactivității receptorului muscarinic-m2 în trunchiul cerebral al sugarilor SIDS. Journal of neuropathology and neurology experimental, 58 (3), 255-264
17. Mannervik, B. (1985). Izoenzimele glutationului transferază. Avansuri în enzimologie și domenii conexe ale biologiei moleculare, 57, 357-417
18. MEHTA, PK, HALE, TI, & CHRISTEN, P. (1993). Aminotransferazele: demonstrarea omologiei și divizarea în subgrupuri evolutive. European Journal of Biochemistry, 214 (2), 549-561
19. Monro, RE, Staehelin, T., Celma, ML, & Vazquez, D. (1969, ianuarie). Activitatea peptidil transferazei ribozomilor. În simpozioane Cold Spring Harbor despre biologia cantitativă (Vol. 34, pp. 357-368). Presa de laborator Cold Spring Harbor.
20. Montes, CP (2014). Enzimele din alimente? Biochimia comestibilului. Revista Universității UNAM, 15, 12.
21. Morton, RK (1953). Activitate transferază a enzimelor hidrolitice. Nature, 172 (4367), 65.
22. Negishi, M., Pedersen, LG, Petrotchenko, E., Șevțov, S., Gorokhov, A., Kakuta, Y., & Pedersen, LC (2001). Structura și funcția sulfotransferazelor. Arhivele de biochimie și biofizică, 390 (2), 149-157
23. Comitetul Nomenclaturii Uniunii Internaționale de Biochimie și Biologie Moleculară (NC-IUBMB). (2019). Preluat de la qmul.ac.uk
24. Rej, R. (1989). Aminotransferazele în boală. Clinici în medicina de laborator, 9 (4), 667-687.
25. Xu, D., Song, D., Pedersen, LC, & Liu, J. (2007). Studiu mutațional al 2-O-sulfotransferazei heparan sulfat și condroitinei sulfat 2-O-sulfotransferazei. Journal of Biological Chemistry, 282 (11), 8356-8367