IZOMERÁZOK: FOLYAMATOK, FUNKCIÓK, NÓMENKLATÚRA ÉS ALOSZTÁLYOK - BIOLÓGIA - 2025

Az izomerázok azon enzimek egy osztálya, amelyek részt vesznek a különböző molekulák szerkezeti vagy helyzetbeli izomerjeinek és sztereoizomerjeinek átrendezésében. Ezek gyakorlatilag minden sejtes szervezetben megtalálhatók, és különféle kontextusokban végeznek funkciókat.

Ennek az osztálynak az enzimei egyetlen szubsztrátumon hatnak, annak ellenére, hogy egyesek kovalensen társulhatnak többek között a kofaktorokhoz, ionokhoz. Az általános reakció tehát a következő:

XY → YX

Az ezen enzimek által katalizált reakciók során a kötések belső átrendeződnek, ami változásokhoz vezethet a funkcionális csoportok helyzetében, a szénatomok közötti kettős kötések helyzetében, többek között, a szubsztrát molekuláris összetételének megváltoztatása nélkül.

Az izopentenil-pirofoszfát-izomeráz hatásmechanizmusa, amely katalizálja az izopentenil-pirofoszfát izomerizációját dimetil-alil-pirofoszfáttá (Forrás: Yjlu22, a Wikimedia Commons segítségével)

Az izomerázok sokféle biológiai folyamatban különféle funkciókat látnak el, amelyeken belül néhány anyag megnevezéséhez anyagcsere útvonalakat, sejtosztódást, DNS replikációt is felvehetnek.

Az izomerázok voltak az első iparilag használt enzimek a szirupok és más cukros ételek előállításához, köszönhetően a különböző típusú szénhidrátok izomerjeinek kölcsönös átalakításának képességének.

Biológiai folyamatok, amelyekben részt vesznek

Az izomerázok több létfontosságú celluláris folyamatban vesznek részt. A legszembetűnőbbek közé tartozik a DNS replikáció és csomagolás, amelyet topoizomerázok katalizálnak. Ezek az események kulcsfontosságúak a nukleinsav replikációhoz, valamint a sejtosztódás előtti kondenzációhoz.

A glikolízis, a sejt egyik központi metabolikus útja, legalább három izomer enzimet tartalmaz, nevezetesen a foszfoglükóz-izomerázt, a trióz-foszfát-izomerázt és a foszfo-glicerát-mutázt.

Az UDP-galaktóz UDP-glükózá történő átalakulása a galaktóz katabolizmus útjában egy epimeráz hatására valósul meg. Az emberekben ezt az enzimet UDP-glükóz-4-epimeráznak nevezik.

A fehérje hajtogatás nélkülözhetetlen folyamat a természetben működő számos enzim működéséhez. A protein-diszulfid izomeráz enzim elősegíti a diszulfid hidakat tartalmazó fehérjék hajtogatását, módosítva azok helyét a molekulákban, amelyeket szubsztrátként használ.

Jellemzők

Az izomerázok osztályába tartozó enzimek fő funkciója úgy tekinthető, hogy egy szubsztrátot kis szerkezeti változással átalakítanak annak érdekében, hogy hajlamossá tegyék arra, hogy az anyagcsere útjában lejjebb lévő enzimek tovább dolgozzanak fel, például.

Az izomerizációra példa a 3-helyzetű foszfát-csoportról a 2-helyzetű szénre változás a 3-foszfo-gliceráttá, hogy 2-foszfo-gliceráttá alakuljon, amelyet a glikolitikus úton a foszfor-glicerát mutáció enzim katalizál, és ezáltal nagyobb energiájú vegyületet állít elő. amely az enoláz funkcionális szubsztrátja.

Elnevezéstan

Az izomerázok osztályozása az enzimek osztályozására vonatkozó, az Enzim Bizottság által 1961-ben javasolt általános szabályokat követi, amelyekben az egyes enzimek numerikus kódot kapnak az osztályozáshoz.

A számok helyzete az említett kódban jelzi az osztályozás minden osztályát vagy kategóriáját, és ezeket a számokat az "EC" betűk előzik meg.

Az izomerázok esetében az első szám az enzimosztályt képviseli, a második az általuk végrehajtott izomerizáció típusát, a harmadik pedig azt a szubsztrátot jelöli, amelyen hatnak.

Az izomerázok osztályának nómenklatúrája az EC.5. Hét alosztálya van, így az EC.5.1 és EC.5.6 kódú enzimek megtalálhatók. Van egy hatodik „egyéb izomerázoknak” nevezett izomerázok „alosztálya”, amelynek kódja EC.5.99, mivel különféle izomeráz funkciókkal rendelkező enzimeket tartalmaz.

Az alosztályok jelölését főként az izomerizáció típusa szerint végzik, amelyet ezen enzimek végrehajtanak. Ennek ellenére olyan neveket is kaphatnak, mint a racemázok, epimerázok, cisz-transz-izomerázok, izomerázok, tautomerázok, mutázok vagy ciklo-izomerázok.

alosztályok

Az enzimek családjában 7 enzimosztály található:

EC.5.1 Racemases és epimerase

Az α-szén helyzete alapján katalizálják a racém keverékek képződését. Hathatnak az aminosavakra és származékaikra (EC.5.1.1), a hidroxisav csoportokra és származékaikra (EC.5.1.2), a szénhidrátokra és származékaikra (EC.5.1.3) és másokra (EC.5.1.99).

EC.5.2

Katalizálják a különféle molekulák cisz- és transz-izomer formái közötti átalakulást.

EC.5.3 Intramolekuláris izomerázok

Ezek az enzimek felelősek az azonos molekula belső részeinek izomerizációjáért. Vannak olyanok, amelyek redox reakciókat hajtanak végre, amikor az elektron-donor és -akceptor ugyanaz a molekula, tehát nem sorolhatók oxidoreduktázok közé.

Az aldózok és ketózok (EC.5.3.1) konvertálásával keto- és enolcsoportokon (EC.5.3.2) konvertálva képesek megváltoztatni a CC kettős kötések (EC.5.3.3), az SS diszulfid kötések helyzetét (EC.5.3.3). EC.5.3.4) és más „oxidoreduktázok” (EC.5.3.99).

EC.5.4 Intramolekuláris transzferázok (mutázok)

Ezek az enzimek katalizálják a különböző csoportok helyzetbeli változásait ugyanazon molekulán belül. Ezeket a csoportokat osztályozzák, ahová "mozognak".

Vannak olyan foszfomutázt (EC.5.4.1), amelyek aminocsoportokat szállítanak (EC.5.4.2), azokat, amelyek átvitték hidroxilcsoportokat (EC.5.4.3), és azokat, amelyek más típusú csoportokat szállítanak (EC.5.4. 99).

EC.5.5 Intramolekuláris lázok

Katalizálják egy csoport „eltávolítását”, amely egy molekula része, de még mindig kovalensen hozzá van kötve.

EC.5.6 Izomerázok, amelyek megváltoztatják a makromolekuláris konformációt

A polipeptidek (EC.5.6.1) vagy nukleinsavak (EC.5.6.2) konformációjának megváltoztatásával hathatnak.

EC.5.99 Egyéb izomerázok

Ez az alosztály egyesíti az enzimeket, például a tiocianát-izomerázt és a 2-hidroxi-króm-2-karboxilát-izomerázt.

Irodalom

1. Adams, E. (1972). Aminosavak racemázok és epimerazok. The Enzymes, 6, 479–507.
2. Boyce, S., & College, T. (2005). Enzim osztályozás és nómenklatúra. Élettudományi enciklopédia, 1–11.
3. Cai, CZ, Han, LY, Ji, ZL és Chen, YZ (2004). Az enzimcsalád osztályozása a támogató vektorgépek alapján. Fehérjék: szerkezet, funkció és bioinformáció, 55, 66–76.
4. Dugave, C. és Demange, L. (2003). Cis - Szerves molekulák és biomolekulák transz-izomerizációja: következmények és alkalmazások. Chemical Reviews, 103, 2475-2532.
5. Encyclopedia Britannica. (2018). Beolvasva 2019. március 3-án, a britannica.com webhelyről
6. Freedman, RB, Hirst, TR és Tuite, MF (1994). Fehérje-diszulfid-izomeráz: hidak építése a fehérje hajtogatásában. TIBS, 19, 331–336.
7. Murzin, A. (1996). A fehérjék szerkezeti osztályozása: új szupercsaládok Alexey G Murzin. A fehérjék szerkezeti osztályozása: New Superfamilies, 6, 386–394.
8. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger Biokémiai alapelvek. Omega Editions (5. kiadás).
9. A Biokémiai és Molekuláris Biológiai Nemzetközi Unió (NC-IUBMB) Nómenklatúra Bizottsága. (2019). Vissza a (z) qmul.ac.uk oldalról
10. Thoden, JB, Frey, PA és Holden, HM (1996). Az Escherichia coli-ból származó UDP-galaktóz-4-epimeráz NADH / UDP-glükóz-abortív komplexének molekuláris felépítése: a katalitikus mechanizmus következményei. Biochemistry, 35, 5137-5144.