IZOMERAZĖS: PROCESAI, FUNKCIJOS, NOMENKLATŪRA IR POKLASIAI - BIOLOGIJA - 2025

Kad izomerazių yra fermentų, dalyvaujančių struktūrinių ar padėčių izomerus ir stereoizomerų skirtingų molekulių pertvarkymo klasės. Jų yra beveik visuose ląstelių organizmuose, atliekant funkcijas įvairiuose kontekstuose.

Šios klasės fermentai veikia vieną substratą, nepaisant to, kad kai kurie gali būti kovalentiškai susiję su kofaktoriais, jonais, be kitų. Taigi bendrą reakciją galima vertinti taip:

XY → YX

Šių fermentų katalizuojamos reakcijos apima vidinį ryšių pertvarkymą, kuris gali reikšti funkcinių grupių padėties pasikeitimą, dvigubų jungčių tarp anglies, be kitų, padėtyje, nekeičiant substrato molekulinės formulės.

Izopentenilpirofosfato izomerazės veikimo mechanizmas, katalizuojantis izpentenilpirofosfato izomerizaciją į dimetilalilpirofosfatą (Šaltinis: Yjlu22 per Wikimedia Commons)

Izomerazės atlieka įvairias funkcijas įvairiais biologiniais procesais, kurių metu galima paminėti medžiagų apykaitos kelius, ląstelių dalijimąsi, DNR replikaciją.

Izomerazės buvo pirmieji pramoniniu būdu naudojami fermentai sirupų ir kitų saldžių maisto produktų gamyboje, nes jie gali tarpusavyje pakeisti skirtingų rūšių angliavandenių izomerus.

Biologiniai procesai, kuriuose jie dalyvauja

Izomerazės dalyvauja daugelyje gyvybiškai svarbių ląstelių procesų. Tarp ryškiausių yra topoizomerazių katalizuojamos DNR replikacijos ir pakavimas. Šie įvykiai yra labai svarbūs nukleino rūgšties replikacijai, taip pat jos kondensacijai prieš ląstelių dalijimąsi.

Glikolizė, viena iš pagrindinių metabolinių ląstelių ląstelių, apima mažiausiai tris izomerinius fermentus, būtent, fosfogliukozės izomerazę, triozės fosfato izomerazę ir fosfoglicerinato mutazę.

UDP galaktozės pavertimas UDP gliukoze galaktozės katabolizmo kelyje yra atliekamas epimerazės būdu. Žmonėms šis fermentas žinomas kaip UDP-gliukozės 4-epimerazė.

Baltymų sulankstymas yra svarbus daugelio gamtoje esančių fermentų veikimo procesas. Baltymo-disulfido izomerazės fermentas padeda sulankstyti baltymus, kuriuose yra disulfido tiltelių, modifikuodamas jų padėtį molekulėse, kurias jis naudoja kaip substratą.

funkcijos

Pagrindinė fermentų, priklausančių izomerazių klasei, funkcija gali būti vertinama kaip substrato pavertimas nedideliais struktūriniais pokyčiais, kad jis būtų jautrus tolesniam fermentų perdirbimui pasroviui metabolizmo procese, pavyzdžiui.

Izomerizacijos pavyzdys yra fosfato grupės 3 padėtyje pakeitimas anglimi 2 padėtyje esančiu 3-fosfogliceridu, paverčiant jį 2-fosfoglicerinu, katalizuojamu fermento fosfoglicerinato mutaze glikolitiniame kelyje, tokiu būdu sukuriant didesnės energijos junginį. kuris yra funkcinis enolazės substratas.

Nomenklatūra

Izomerazių klasifikacija vykdoma pagal bendrąsias fermentų klasifikavimo taisykles, kurias 1961 m. Pasiūlė Fermentų komisija, pagal kurias kiekvienas fermentas klasifikuoti gauna skaitmeninį kodą.

Skaičių padėtis tame kode žymi kiekvieną klasifikacijos skyrių ar kategoriją, o prieš šiuos skaičius rašomos raidės „EC“.

Izomerazėms pirmasis skaičius žymi fermentų klasę, antrasis žymi jų vykdomos izomerizacijos tipą, o trečiasis - substratas, kuriame jos veikia.

Izomerazių klasės nomenklatūra yra EC.5. Jis turi septynis poklasius, todėl bus rasta fermentų, kurių kodas nuo EC.5.1 iki EC.5.6. Yra šeštoji izomerazių „poklasis“, žinomas kaip „kitos izomerazės“, kurio kodas yra EC.5.99, nes jis apima fermentus, turinčius įvairių izomerazių funkcijų.

Poklasių žymėjimas atliekamas daugiausia pagal izomerizacijos, kurią šie fermentai vykdo, tipą. Nepaisant to, jie taip pat gali gauti pavadinimus, tokius kaip racemazės, epimerazės, cis-trans-izomerazės, izomerazės, tautomerazės, mutazės ar ciklo izomerazės.

Poklasiai

Izomerazių šeimoje yra 7 fermentų klasės:

EC.5.1 Racemazės ir epimerazės

Jie katalizuoja raceminių mišinių susidarymą, atsižvelgiant į-anglies padėtį. Jie gali veikti aminorūgštis ir darinius (EC.5.1.1), hidroksi rūgščių grupes ir darinius (EC.5.1.2), angliavandenius ir darinius (EC.5.1.3) ir kitus (EC.5.1.99).

EC.5.2

Jie katalizuoja konversiją tarp skirtingų molekulių cis- ir trans-izomerinių formų.

EC.5.3 Intramolekulinės izomerazės

Šie fermentai yra atsakingi už vidinių tos pačios molekulės dalių izomerizaciją. Kai kurie vykdo redoksines reakcijas, kai elektronų donoras ir akceptorius yra ta pati molekulė, todėl jie nėra klasifikuojami kaip oksidoreduktazės.

Jie gali veikti keisdami aldozes ir ketozes (EC.5.3.1) keto- ir enolgrupėse (EC.5.3.2), keisdami CC dvigubų jungčių (EC.5.3.3), SS disulfidinių jungčių ( EC.5.3.4) ir kitos „oksidoreduktazės“ (EC.5.3.99).

EC.5.4 Intramolekulinės transferazės (mutazės)

Šie fermentai katalizuoja įvairių grupių padėties pokyčius toje pačioje molekulėje. Jie klasifikuojami pagal grupės, į kurią jie „juda“, tipą.

Yra fosfomutazių (EC.5.4.1), tų, kurios perkelia amino grupes (EC.5.4.2), tų, kurios perkelia hidroksilo grupes (EC.5.4.3), ir tų, kurios perkelia kitų rūšių grupes (EC.5.4.1). 99).

EC.5.5 Intramolekulinės lipazės

Jie katalizuoja grupės, kuri yra molekulės dalis, „pašalinimą“, tačiau vis dar yra kovalentiškai su ja susijusi.

EC.5.6 Izomerazės, kurios keičia makromolekulinę struktūrą

Jie gali veikti pakeisdami polipeptidų (EC.5.6.1) arba nukleorūgščių (EC.5.6.2) struktūrą.

EC.5.99 Kitos izomerazės

Šis poklasis jungia fermentus, tokius kaip tiocianato izomerazė ir 2-hidroksichromo-2-karboksilato izomerazė.

Nuorodos

1. Adamsas, E. (1972). Amino rūgščių racemazės ir epimerazės. Enzimai, 6, 479–507.
2. Boyce, S., & College, T. (2005). Fermentų klasifikacija ir nomenklatūra. Gyvybės mokslų enciklopedija, 1–11.
3. Cai, CZ, Han, LY, Ji, ZL ir Chen, YZ (2004). Fermentų šeimos klasifikacija pagal atramines vektorines mašinas. Baltymai: struktūra, funkcija ir bioinformatika, 55, 66–76.
4. Dugave, C., & Demange, L. (2003). Cis - organinių molekulių ir biomolekulių transizomerizacija: pasekmės ir taikymas. „Chemical Reviews“, 103, 2475-2532.
5. Enciklopedija Britannica. (2018 m.). Gauta 2019 m. Kovo 3 d. Iš britannica.com
6. Freedman, RB, Hirst, TR ir Tuite, MF (1994). Baltymų disulfido izomerazė: tiltų statyba sulankstant baltymus. TIBS, 19, 331–336.
7. Murzin, A. (1996). Baltymų struktūrinė klasifikacija: naujos superšeimos Aleksejus G Murzinas. Baltymų struktūrinė klasifikacija: Naujosios šeimos, 6, 386–394.
8. Nelsonas, D. L. ir Coxas, MM (2009). Lehningerio biochemijos principai. „Omega“ leidimai (5-asis leidimas).
9. Tarptautinės biochemijos ir molekulinės biologijos sąjungos (NC-IUBMB) Nomenklatūros komitetas. (2019 m.). Gauta iš qmul.ac.uk
10. Thoden, J. B., Frey, PA ir Holden, H. M. (1996). Escherichia coli UDP galaktozės 4-epimerazės NADH / UDP gliukozės abortinio komplekso molekulinė struktūra: katalizinio mechanizmo pasekmės. Biochemija, 35, 5137-5144.