ISOMERASER: PROSESSER, FUNKSJONER, NOMENKLATUR OG UNDERKLASSER - BIOLOGI - 2026

De Isomerases er en klasse av enzymer som er involvert i den omordning av strukturelle eller posisjonelle isomerer og stereoisomerer av forskjellige molekyler. De er til stede i praktisk talt alle cellulære organismer, og oppfyller funksjoner i forskjellige sammenhenger.

Enzymer av denne klassen virker på et enkelt underlag, til tross for at noen kan være kovalent assosiert med kofaktorer, ioner, blant andre. Den generelle reaksjonen kan derfor sees på følgende måte:

XY → YX

Reaksjonene katalysert av disse enzymene involverer en intern omorganisering av bindingene, noe som kan bety endringer i funksjonen til funksjonelle grupper, i plasseringen av dobbeltbindinger mellom karbon, blant annet, uten endringer i molekylformelen til underlaget.

Handlingsmekanisme av Isopentenyl Pyrophosphate Isomerase som katalyserer isomeriseringen av isopentenyl pyrophosphate til dimethylallyl pyrophosphate (Kilde: Yjlu22 via Wikimedia Commons)

Isomeraseene har forskjellige funksjoner i mange forskjellige biologiske prosesser, hvor det er mulig å inkludere metabolske veier, celledeling, DNA-replikasjon, for å nevne noen.

Isomeraser var de første industrielt brukte enzymer for produksjon av sirup og andre sukkerholdige matvarer, takket være deres evne til å omvandle isomerer fra forskjellige typer karbohydrater.

Biologiske prosesser de deltar i

Isomeraser deltar i flere viktige cellulære prosesser. Blant de mest fremtredende er DNA-replikasjon og -emballasje, katalysert av topoisomeraser. Disse hendelsene er avgjørende for nukleinsyrereplikasjon, så vel som for dens kondensering før celledeling.

Glykolyse, en av de sentrale metabolske veiene i cellen, inkluderer minst tre isomere enzymer, nemlig: fosfoglukoseisomerase, triose fosfatisomerase og fosfoglyseratmutase.

Konverteringen av UDP-galaktose til UDP-glukose i galaktosekatabolismebanen utføres ved virkningen av en epimerase. Hos mennesker er dette enzymet kjent som UDP-glukose 4-epimerase.

Proteinfolding er en essensiell prosess for funksjonen til mange enzymer i naturen. Protein-disulfid-isomerase-enzymet hjelper til med folding av proteiner som inneholder disulfidbroer ved å modifisere deres posisjon i molekylene som det bruker som substrat.

Egenskaper

Hovedfunksjonen til enzymer som tilhører klassen av isomeraser kan sees som å transformere et substrat gjennom en liten strukturell forandring, for å gjøre det mottagelig for videre prosessering av enzymer nedstrøms i en metabolsk bane, for eksempel.

Et eksempel på isomerisering er endringen fra fosfatgruppen i posisjon 3 til karbonet i posisjon 2 av 3-fosfoglyserat for å omdanne det til 2-fosfoglycerat, katalysert av enzymet fosfoglycerat mutase i den glykolytiske banen, og derved generere en forbindelse med høyere energi som er et funksjonelt underlag av enolase.

nomenklatur

Klassifiseringen av isomeraser følger de generelle reglene for klassifisering av enzymer som ble foreslått av enzymkommisjonen i 1961, der hvert enzym mottar en numerisk kode for sin klassifisering.

Plasseringen av tallene i nevnte kode indikerer hver av divisjonene eller kategoriene i klassifiseringen, og disse tallene er foran med bokstavene "EC".

For isomeraser representerer det første tallet enzymklassen, det andre betegner typen isomerisering de utfører, og den tredje underlaget som de virker på.

Nomenklaturen for klassen av isomeraser er EC.5. Den har syv underklasser, så enzymer med koden fra EC.5.1 til EC.5.6 vil bli funnet. Det er en sjette "underklasse" av isomeraser kjent som "andre isomeraser", hvis kode er EC.5.99, siden den inkluderer enzymer med forskjellige isomerasefunksjoner.

Betegnelsen på underklassene utføres hovedsakelig i henhold til den type isomerisering som disse enzymene utfører. Til tross for dette kan de også motta navn som racemaser, epimeraser, cis-trans-isomeraser, isomeraser, tautomeraser, mutaser eller cyclo-isomeraser.

subklasser

Det er 7 klasser enzymer i isomerasefamilien:

EC.5.1 Racemases og epimerases

De katalyserer dannelsen av racemiske blandinger basert på posisjonen til a-karbon. De kan virke på aminosyrer og derivater (EC.5.1.1), på hydroksysyragrupper og derivater (EC.5.1.2), på karbohydrater og derivater (EC.5.1.3) og andre (EC.5.1.99).

EC.5.2

De katalyserer omdannelsen mellom cis og trans isomere former for forskjellige molekyler.

EC.5.3 Intramolekylære isomeraser

Disse enzymene er ansvarlige for isomeriseringen av indre deler i det samme molekylet. Det er noen som utfører redoksreaksjoner, der elektrondonor og akseptor er det samme molekylet, slik at de ikke klassifiseres som oksydoreduktaser.

De kan handle ved å konvertere aldoser og ketoser (EC.5.3.1), på keto- og enolgrupper (EC.5.3.2), endre posisjonen til CC-dobbeltbindinger (EC.5.3.3), for SS-disulfidbindinger ( EC.5.3.4) og andre "oksidoreduktaser" (EC.5.3.99).

EC.5.4 Intramolekylære transferaser (mutaser)

Disse enzymene katalyserer posisjonsendringene til forskjellige grupper innenfor det samme molekylet. De er klassifisert i henhold til typen gruppe de "flytter".

Det er fosfomutaser (EC.5.4.1), de som overfører aminogrupper (EC.5.4.2), de som overfører hydroksylgrupper (EC.5.4.3), og de som overfører andre typer grupper (EC.5.4. 99).

EC.5.5 Intramolekylære lyaser

De katalyserer "eliminering" av en gruppe som er en del av et molekyl, men er fortsatt kovalent bundet til den.

EC.5.6 Isomeraser som endrer makromolekylær konformasjon

De kan virke ved å endre konformasjonen av polypeptider (EC.5.6.1) eller nukleinsyrer (EC.5.6.2).

EC.5.99 Andre isomeraser

Denne underklassen samler enzymer som tiocyanatisomerase og 2-hydroksykromen-2-karboksylatisomerase.

referanser

1. Adams, E. (1972). Aminosyrer Racemases og Epimerases. Enzymene, 6, 479–507.
2. Boyce, S., & College, T. (2005). Enzymklassifisering og nomenklatur. Encyclopedia of Life Sciences, 1–11.
3. Cai, CZ, Han, LY, Ji, ZL, & Chen, YZ (2004). Enzymfamilieklassifisering etter støttevektormaskiner. Proteiner: Structure, Function and Bioinformatics, 55, 66–76.
4. Dugave, C., & Demange, L. (2003). Cis - transisomerisering av organiske molekyler og biomolekyler: implikasjoner og anvendelser. Chemical Reviews, 103, 2475-2532.
5. Encyclopedia Britannica. (2018). Hentet 3. mars 2019, fra britannica.com
6. Freedman, RB, Hirst, TR, & Tuite, MF (1994). Proteindisulfidisomerase: bygge broer i proteinfolding. TIBS, 19, 331–336.
7. Murzin, A. (1996). Strukturell klassifisering av proteiner: nye superfamilier Alexey G Murzin. Strukturell klassifisering av proteiner: New Superfamilies, 6, 386–394.
8. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger prinsipper for biokjemi. Omega Editions (5. utg.).
9. Nomenklaturkomiteen til International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB). (2019). Hentet fra qmul.ac.uk
10. Thoden, JB, Frey, PA, & Holden, HM (1996). Molekylær struktur av NADH / UDP-glukose abortivt kompleks av UDP-galaktose 4-Epimerase fra Escherichia coli: Implikasjoner for den katalytiske mekanismen. Biokjemi, 35, 5137-5144.