Isomerasen biologische processen, functies, nomenclatuur en subklassen

de isomerase ze zijn een klasse van enzymen die betrokken zijn bij de structurele of positionele herschikking van isomeren en stereoisomeren van verschillende moleculen. Ze zijn aanwezig in vrijwel alle cellulaire organismen die functies vervullen in verschillende contexten.

Enzymen van deze klasse werken op een enkel substraat, hoewel sommige covalent geassocieerd kunnen zijn met cofactoren, ionen, onder andere. De algemene reactie kan daarom als volgt worden gezien:

X-Y → Y-X

De reacties gekatalyseerd door deze enzymen omvatten een inwendige omlegging van de verbindingen, die positieveranderingen van functionele groepen, in de positie van dubbele bindingen tussen koolstofatomen kan betekenen, onder meer, zonder veranderingen in de moleculaire formule van het substraat.

Isomerasen vervullen verschillende functies in een grote verscheidenheid aan biologische processen, waaronder metabole routes, celdeling, DNA-replicatie, om er maar een paar te noemen..

De isomerasen waren de eerste enzymen die industrieel werden gebruikt voor de productie van siropen en andere suikerhoudende voedingsmiddelen, dankzij hun vermogen om de isomeren van verschillende soorten koolhydraten onderling te verwisselen..

index

• 1 Biologische processen waaraan zij deelnemen
• 2 functies
• 3 Nomenclatuur
• 4 subklassen
  • 4.1 EC.5.1 Racemases en epimerasen
  • 4.2 EC.5.2 Cis-trans-isomerasen
  • 4.3 EC.5.3 intramoleculaire isomerasen
  • 4.4 EC.5.4 intramoleculaire transferasen (mutasen)
  • 4.5 EC.5.5 Intramoleculaire lyasen
  • 4.6 EC.5.6 Isomerasen die de macromoleculaire conformatie veranderen
  • 4.7 EC.5.99 Andere isomerasen
• 5 Referenties

Biologische processen waaraan zij deelnemen

Isomerasen nemen deel aan meerdere vitale cellulaire processen. Een van de meest prominente zijn DNA-replicatie en verpakking, gekatalyseerd door topoisomerasen. Deze gebeurtenissen zijn cruciaal voor de replicatie van nucleïnezuur, evenals voor de condensatie ervan vóór celdeling.

Glycolyse, een van de centrale metabole routes in de cel, ten minste drie isomeren enzymen, namelijk fosfoglucoseisomerase, triosefosfaatisomerase en-fosfoglyceraatmutase.

De omzetting van UDP-galactose naar UDP-glucose in de galactose-katabolismeweg wordt bereikt door de werking van een epimerase. Bij mensen staat dit enzym bekend als UDP-glucose 4-epimerase.

Het vouwen van eiwitten is een essentieel proces voor het functioneren van vele enzymen in de natuur. Het enzym eiwit-disulfide-isomerase ondersteunt het vouwen van eiwitten die disulfidebruggen bevatten door hun positie in de moleculen die ze als substraat gebruiken te wijzigen.

functies

De belangrijkste functie van enzymen die behoren tot de klasse van de isomerasen kan worden beschouwd als de omzetting van een substraat door een kleine structurele veranderingen om het vatbaar voor verdere verwerking te maken door enzymen stroomafwaarts in een metabole route, bijvoorbeeld.

Een voorbeeld van isomerisatie is de verandering van de fosfaatgroep op positie 3 koolstofatomen op positie 2 of 3-fosfoglyceraat om te zetten in 2-fosfoglyceraat, gekatalyseerd door het enzym fosfoglyceraatmutase in de glycolytische route, waardoor een verbinding met hogere energie opgewekt wat het functionele substraat is van enolase.

nomenclatuur

De classificatie van isomerasen volgt de algemene regels voor de classificatie van enzymen voorgesteld door de Enzyme Commissie in 1961, waarin elk enzym een ​​numerieke code ontvangt voor zijn classificatie.

De positie van de cijfers in de code geeft elk van de divisies of categorieën in de classificatie aan en deze nummers worden voorafgegaan door de letters "EC".

Voor isomerasen vertegenwoordigt het eerste getal de enzymatische klasse, de tweede staat voor het type isomerisatie dat zij uitvoeren en het derde het substraat waarop zij werken..

De nomenclatuur van de isomeraseklasse is EC.5. Het heeft zeven subklassen, dus je zult enzymen vinden met de code van EC.5.1 tot EC.5.6. Er is een zesde "subklasse" van isomerasen bekend als "andere isomerasen", waarvan de code EC.5.99 is, omdat het enzymen omvat met diverse isomerasefuncties.

De denotatie van de subklassen gebeurt hoofdzakelijk volgens het type isomerisatie dat deze enzymen uitvoeren. Desondanks kunnen ze ook namen ontvangen zoals racemases, epimerasen, cis-trans-isomerasen, isomerasen, tautomerasen, mutasen of cyclo-isomerasen..

subklassen

Er zijn 7 klassen van enzymen binnen de familie van isomerasen:

EC.5.1 Racemases en epimerasen

Ze katalyseren de vorming van racemische mengsels op basis van de positie van de α-koolstof. Ze kunnen werken op aminozuren en derivaten (EC.5.1.1), op hydroxyzuurgroepen en derivaten (EC.5.1.2), op koolhydraten en derivaten (EC.5.1.3) en andere (EC.5.1.99).

EC.5.2 Cis-trans-isomerase

Ze katalyseren de omzetting tussen cis- en trans-isomere vormen van verschillende moleculen.

EC.5.3 Intramoleculaire isomerasen

Deze enzymen zijn verantwoordelijk voor de isomerisatie van interne delen in hetzelfde molecuul. Er zijn er enkele die oxidoreductiereacties uitvoeren, waarbij de elektronendonor en de acceptor hetzelfde molecuul zijn, dus ze zijn niet geclassificeerd als oxidoreductasen.

Zij kunnen onder aldosen en ketosen omzetten (EC.5.3.1), keto en enol groepen (EC.5.3.2) optreden, de positie van dubbele bindingen (EC.5.3.3) disulfidebinding SS ( EC.5.3.4) en andere "oxidoreductasen" (EC.5.3.99).

EC.5.4 intramoleculaire transferasen (mutases)

Deze enzymen katalyseren de positieveranderingen van verschillende groepen binnen hetzelfde molecuul. Ze worden geclassificeerd volgens het type groep dat "beweegt".

Zij zijn de Fosfomutasas (EC.5.4.1), het overbrengen van aminogroepen (EC.5.4.2), het overbrengen van hydroxylgroepen (EC.5.4.3) en overbrengen andere soorten groepen (EC.5.4. 99).

EC.5.5 Intramoleculaire lyasen

Ze katalyseren de "eliminatie" van een groep die deel uitmaakt van een molecuul, maar die niet covalent daarmee is verbonden.

EC.5.6 Isomerasen die de macromoleculaire conformatie wijzigen

Ze kunnen werken door de conformatie van polypeptiden (EC.5.6.1) of nucleïnezuren te wijzigen (EC.5.6.2).

EC.5.99 Andere isomerasen

Deze subklasse brengt enzymen samen, zoals thiocyanaat-isomerase en 2-hydroxymene-2-carboxylaatisomerase.

referenties

1. Adams, E. (1972). Aminozuren racemases en epimerasen. The Enzymes, 6, 479-507.
2. Boyce, S., & College, T. (2005). Enzymindeling en nomenclatuur. Encyclopedia of Life Sciences, 1-11.
3. Cai, C. Z., Han, L. Y., Ji, Z.L., en Chen, Y. Z. (2004). Enzym Familieclassificatie door Support Vector Machines. Eiwitten: structuur, functie en bio-informatica, 55, 66-76.
4. Dugave, C., & Demange, L. (2003). Cis - Transisomerisatie van organische moleculen en biomoleculen: implicaties en toepassingen. Chemical Reviews, 103, 2475-2532.
5. Encyclopedie Britannica. (2018). Opgehaalde 3 maart 2019, van britannica.com
6. Freedman, R. B., Hirst, T.R., & Tuite, M.F. (1994). Eiwitdisulfide-isomerase: bruggen bouwen bij het vouwen van eiwitten. TIBS, 19, 331-336.
7. Murzin, A. (1996). Structurele classificatie van eiwitten: nieuwe superfamilies Alexey G Murzin. Structurele classificatie van eiwitten: nieuwe superfamilies, 6, 386-394.
8. Nelson, D.L., & Cox, M.M. (2009). Lehninger Principles of Biochemistry. Omega-edities (5de ed.).
9. Nomenclatuur Comité van de Internationale Unie voor Biochemie en Moleculaire Biologie (NC-IUBMB). (2019). Teruggeplaatst van qmul.ac.uk
10. Thoden, J.B., Frey, P.A., & Holden, H.M. (1996). Moleculaire structuur van het NADH / UDP-glucose Abortieve complex van UDP-galactose 4-Epimerase van Escherichia coli: implicaties voor het katalytisch mechanisme. Biochemistry, 35, 5137-5144.