ISOMERASER: PROCESSER, FUNKTIONER, NOMENKLATUR OCH UNDERKLASSER - BIOLOGI - 2025

De isomeraser är en klass av enzymer involverade i omlagring av strukturella eller positionsisomerer och stereoisomerer av olika molekyler. De finns i praktiskt taget alla cellulära organismer och uppfyller funktioner i olika sammanhang.

Enzymer av denna klass verkar på ett enda substrat, trots att vissa kan vara kovalent associerade med kofaktorer, joner, bland andra. Den allmänna reaktionen kan därför ses på följande sätt:

XY → YX

Reaktionerna katalyserade av dessa enzymer involverar en intern omarrangemang av bindningarna, vilket kan betyda förändringar i funktionella gruppers läge, i läget för dubbelbindningar mellan kol, bland andra, utan förändringar i molekylformeln för substratet.

Verkningsmekanism av Isopentenyl Pyrophosphate Isomeras som katalyserar isomeriseringen av isopentenyl pyrophosfat till dimetylallyl pyrofosfat (Källa: Yjlu22 via Wikimedia Commons)

Isomeraserna har olika funktioner i många olika biologiska processer, inom vilka det är möjligt att inkludera metaboliska vägar, celldelning, DNA-replikation, för att nämna några.

Isomeraser var de första industriellt använda enzymerna för produktion av sirap och andra sockerhaltiga livsmedel, tack vare deras förmåga att omvandla isomererna i olika typer av kolhydrater.

Biologiska processer där de deltar

Isomeraser deltar i flera vitala cellulära processer. Bland de mest framstående är DNA-replikation och förpackning, katalyserad av topoisomeraser. Dessa händelser är avgörande för replikering av nukleinsyra, såväl som för dess kondensation före celldelning.

Glykolys, en av de centrala metaboliska vägarna i cellen, inkluderar minst tre isomera enzymer, nämligen fosfoglukosisomeras, triosfosfatisomeras och fosfoglyceratmutas.

Omvandlingen av UDP-galaktos till UDP-glukos i galaktoskatabolismvägen åstadkoms genom verkan av ett epimeras. Hos människor är detta enzym känt som UDP-glukos 4-epimeras.

Proteinvikning är en viktig process för funktionen hos många enzymer i naturen. Proteindisulfidisomerasenzym hjälper till att vikas av proteiner som innehåller disulfidbryggor genom att modifiera deras position i molekylerna som det använder som substrat.

Funktioner

Huvudfunktionen hos enzymer som tillhör klassen av isomeraser kan ses som att transformera ett substrat genom en liten strukturell förändring för att göra det mottagligt för vidare bearbetning med enzymer nedströms i en metabolisk väg, till exempel.

Ett exempel på isomerisering är övergången från fosfatgruppen i position 3 till kolet i position 2 i 3-fosfoglyceratet för att omvandla det till 2-fosfoglycerat, katalyserat av enzymet fosfoglyceratmutas i den glykolytiska vägen och därigenom generera en högre energiförening vilket är ett funktionellt substrat av enolas.

Nomenklatur

Klassificeringen av isomeraser följer de allmänna reglerna för klassificering av enzymer som föreslagits av enzymkommissionen 1961, där varje enzym får en numerisk kod för sin klassificering.

Positionen för siffrorna i nämnda kod indikerar var och en av indelningarna eller kategorierna i klassificeringen och dessa nummer föregås av bokstäverna "EC".

För isomeraser representerar det första talet enzymklassen, det andra anger den typ av isomerisering som de utför, och den tredje substratet på vilket de verkar.

Nomenklaturen för klassen av isomeraser är EC.5. Den har sju underklasser, så enzymer med koden från EC.5.1 till EC.5.6 kommer att hittas. Det finns en sjätte "underklass" av isomeraser som kallas "andra isomeraser", vars kod är EC.5.99, eftersom den inkluderar enzymer med olika isomerasfunktioner.

Beteckningen av underklasserna utförs huvudsakligen enligt den typ av isomerisering som dessa enzymer utför. Trots detta kan de också få namn såsom racemaser, epimeraser, cis-trans-isomeraser, isomeraser, tautomeraser, mutaser eller cykloisomeraser.

klasser

Det finns 7 klasser av enzymer inom isomerasfamiljen:

EC.5.1 Racemaser och epimeraser

De katalyserar bildningen av racemiska blandningar baserade på a-kolens position. De kan verka på aminosyror och derivat (EC.5.1.1), på hydroxisyragrupper och derivat (EC.5.1.2), på kolhydrater och derivat (EC.5.1.3) och andra (EC.5.1.99).

EC.5.2

De katalyserar omvandlingen mellan cis- och transisomera former av olika molekyler.

EC.5.3 Intramolekylära isomeraser

Dessa enzymer är ansvariga för isomeriseringen av inre delar i samma molekyl. Det finns några som utför redoxreaktioner, där elektrondonorn och acceptorn är samma molekyl, så att de inte klassificeras som oxidoreduktaser.

De kan agera genom att konvertera aldoser och ketoser (EC.5.3.1), på keto- och enolgrupper (EC.5.3.2), ändra positionen för CC-dubbelbindningar (EC.5.3.3), för SS-disulfidbindningar ( EC.5.3.4) och andra "oxidoreduktaser" (EC.5.3.99).

EC.5.4 Intramolekylära transferaser (mutaser)

Dessa enzymer katalyserar positionsförändringar för olika grupper inom samma molekyl. De klassificeras efter den typ av grupp de "flyttar".

Det finns fosfomuttas (EC.5.4.1), de som överför aminogrupper (EC.5.4.2), de som överför hydroxylgrupper (EC.5.4.3) och de som överför andra typer av grupper (EC.5.4. 99).

EC.5.5 Intramolekylära lyaser

De katalyserar "eliminering" av en grupp som är en del av en molekyl, men fortfarande är kovalent bunden till den.

EC.5.6 Isomeraser som förändrar makromolekylär konformation

De kan verka genom att förändra konformationen av polypeptider (EC.5.6.1) eller nukleinsyror (EC.5.6.2).

EC.5.99 Andra isomeraser

Denna underklass sammanför enzymer såsom tiocyanatisomeras och 2-hydroxikrom-2-karboxylatisomeras.

referenser

1. Adams, E. (1972). Aminosyror Racemases och Epimerases. Enzymerna, 6, 479–507.
2. Boyce, S., & College, T. (2005). Enzymklassificering och nomenklatur. Encyclopedia of Life Sciences, 1–11.
3. Cai, CZ, Han, LY, Ji, ZL, & Chen, YZ (2004). Enzymfamiljeklassificering av supportvektomaskiner. Proteiner: Struktur, funktion och bioinformatik, 55, 66–76.
4. Dugave, C., & Demange, L. (2003). Cis - transisomerisering av organiska molekyler och biomolekyler: implikationer och tillämpningar. Chemical Reviews, 103, 2475-2532.
5. Encyclopedia Britannica. (2018). Hämtad 3 mars 2019 från britannica.com
6. Freedman, RB, Hirst, TR, & Tuite, MF (1994). Proteindisulfidisomeras: bygga broar i proteinvikning. TIBS, 19, 331–336.
7. Murzin, A. (1996). Strukturell klassificering av proteiner: nya superfamiljer Alexey G Murzin. Strukturell klassificering av proteiner: New Superfamilies, 6, 386–394.
8. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger principer för biokemi. Omega Editions (5: e upplagan).
9. Nomenklaturkommittén för International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB). (2019). Hämtad från qmul.ac.uk
10. Thoden, JB, Frey, PA, & Holden, HM (1996). Molekylstruktur av NADH / UDP-glukosabortkomplexet av UDP-galaktos 4-Epimeras från Escherichia coli: Implikationer för den katalytiska mekanismen. Biochemistry, 35, 5137-5144.