העברות: תהליכים, פונקציות, נומינקלטור ותתי משנה - ביולוגיה - 2025

טרנספראז הם אנזימים המעבירים קבוצות פונקציונליות של המצע מתנהג כמו התורם למשחק אחר כמו מקלט. מרבית התהליכים המטבוליים החיוניים לחיים כוללים אנזימי טרנספרז.

התצפית הראשונה בתגובות שזרזמו אנזימים אלו תועדה בשנת 1953 על ידי ד"ר RK מורטון, אשר צפה בהעברת קבוצת פוספטים מפוספטאז אלקליין ל ß-גלקטוזידאז ששימש כקולטן לקבוצת הפוספטים.

גליצין N-methyltransferase (מקור: Jawahar Swaminathan וצוות MSD במכון הביואינפורמטיקה האירופי דרך ויקימדיה Commons)

המינוח של אנזימי ההעברה מיוצר בדרך כלל על פי אופי המולקולה המקבלת את הקבוצה התפקודית בתגובה, למשל: DNA-methyltransferase, Glutathione-transferase, 1,4-α-glucan 6-α-glucosyltransferase, בין השאר.

טרנספרזים הם אנזימים בעלי חשיבות ביוטכנולוגית, במיוחד בתעשיית המזון והתרופות. ניתן לשנות את הגנים שלהם כדי לבצע פעילויות ספציפיות באורגניזמים, ובכך לתרום ישירות לבריאות הצרכן, מעבר לתועלת התזונתית.

תרופות פרה-ביוטיות לפלורת המעי עשירות בהעברות, מכיוון שאלו משתתפות ביצירת פחמימות העדיפות את צמיחתן והתפתחותן של מיקרואורגניזמים מועילים במעי.

ליקויים, נזק מבני והפרעות בתהליכים המוזזים על ידי טרנספרזות גורמים להצטברות של מוצרים בתוך התא, וזו הסיבה שמחלות ופתולוגיות שונות ומגוונות קשורות לאנזימים כאלה.

תקלה של טרנספרזות גורמת למחלות כמו גלקטוזמיה, אלצהיימר, מחלת הנטינגטון, בין היתר.

תהליכים ביולוגיים בהם הם משתתפים

בין המספר הגדול של התהליכים המטבוליים בהם משתתפים טרנספרזות ניתן למצוא את הביוסינתזה של הגליקוזידים ואת חילוף החומרים של סוכרים בכלל.

אנזים גלוקוטרנספרז אחראי להתייחדות של אנטיגנים A ו- B על פני כדוריות הדם האדומות. וריאציות אלה בקשירת אנטיגן נגרמות כתוצאה מפולימורפיזם של חומצות האמינו Pro234Ser במבנה המקורי של B-transferases.

גלוטתיון-S-טרנספרז בכבד משתתף בגמילה מתאי הכבד, עוזר להגן עליהם מפני מינים חמצן תגובתי (ROS), רדיקלים חופשיים ומי חמצן המצטברים בציטופלזמה התאית והם רעיל ביותר.

גלוטתיון-ס-טרנספרזה (מקור: ג'ווהאר סוומינתן וצוות MSD במכון הביואינפורמטיקה האירופי באמצעות ויקימדיה Commons)

אספרט קרבמויל טרנספרז מזרז את הביוסינתזה של הפירימידינים במטבוליזם של נוקלאוטידים, רכיבים בסיסיים של חומצות גרעין ומולקולות אנרגיה גבוהה המשמשים בתהליכים סלולריים מרובים (כמו ATP ו- GTP, למשל).

הטרנספרסים משתתפים ישירות בוויסות תהליכים ביולוגיים רבים על ידי השתקה באמצעות מנגנונים אפיגנטיים את רצפי ה- DNA המקודדים את המידע הדרוש לסינתזה של יסודות תאיים.

היסטון אצטיל-טרנספרסאס משמר שאריות ליזין על היסטונים על ידי העברת קבוצת אצטיל ממולקולת אצטיל-CoA. אצטילציה זו ממריצה את הפעלת התמלול הקשור להירגע או הרפיה של האודרומטין.

Phosphotransferases מזרז את העברת קבוצות פוספטים ככל הנראה בכל ההקשרים המטבוליים התאיים. יש לו תפקיד חשוב בזרחן פחמימות.

אמינו-טרנספרזז ​​מזרז את העברה הפיכה של קבוצות אמינו מחומצות אמינו לחמיצות-חמצון, אחת מהטרנספורמציות רבות של חומצות אמינו בתיווך אנזימים תלויים בוויטמין B6.

מאפיינים

טרנספרזות מזרזות את התנועה של קבוצות כימיות על ידי ביצוע התגובה המוצגת להלן. במשוואה הבאה האות "X" מייצגת את מולקולת התורמת של הקבוצה התפקודית "Y" ו- "Z" משמשת כקולט.

XY + Z = X + YZ

אלה אנזימים עם אלמנטים אלקטרונגטיביים ונוקליאופיליים חזקים בהרכבם; אלמנטים אלה אחראים לכושר ההעברה של האנזים.

הקבוצות שגויסו על ידי הטרנספרזות הן בדרך כלל שאריות אלדהיד וקטון, בין השאר קבוצות אציל, גלוקוזיל, אלקיל, חנקן וחנקן, זרחן, קבוצות המכילות גופרית.

מִנוּחַ

סיווג ההעברות עוקב אחר הכללים הכלליים לסיווג אנזימים שהציעה ועדת האנזים בשנת 1961. לטענת הוועדה כל אנזים מקבל קוד מספרי לסיווגו.

מיקום המספרים בקוד מציין כל אחת מהפילוגים או הקטגוריות בסיווג ולקודם למספרים אלה האותיות "EC".

בסיווג ההעברות, המספר הראשון מייצג את מחלקת האנזים, המספר השני מסמל את סוג הקבוצה שהם מעבירים, והמספר השלישי מתייחס למצע עליו הם פועלים.

המינוח של מחלקת ההעברות הוא EC.2 . יש לו עשר תת-סוגים, כך שיש אנזימים עם הקוד מ- EC.2.1 ל- EC.2.10 . כל ציון של תת המשנה נעשה בעיקר לפי סוג הקבוצה שמעבירה את האנזים.

תת-דרגות

עשרת כיתות האנזימים במשפחת הטרנספרז הם:

EC.2.1 העבר קבוצות של אטום פחמן

הם מעבירים קבוצות הכוללות פחמן יחיד. מתילטרנספרז, למשל, מעביר קבוצת מתיל (CH3) לבסיסים החנקניים של ה- DNA. האנזימים של קבוצה זו מווסתים ישירות את התרגום של גנים.

EC.2.2 העבר קבוצות אלדהיד או קטון

הם מגייסים קבוצות אלדהיד וקבוצות קטון שיש בהן סכרידים כקבוצות קולטן. קרבמילטרנספרז מייצג מנגנון של ויסות וסינתזה של הפרימידינים.

EC.2.3 Acyltransferases

אנזימים אלה מעבירים קבוצות אציל לנגזרות של חומצות אמינו. Peptidyltransferase מבצע היווצרות חיונית של קשרים לפפטיד בין חומצות אמינו סמוכות במהלך תהליך התרגום.

EC.2.4 גליקוזילטרנספרסים

הם מזרזים את היווצרותם של קשרים גליקוזידים באמצעות קבוצות סוכר פוספטים כקבוצות תורמים. כל היצורים החיים מציגים רצפי DNA לגלוקוזילטרנספרזות, מכיוון שהם משתתפים בסינתזה של גליקוליפידים וגליקופרוטאינים.

EC.2.5 העבר קבוצות אלקיל או אריל מלבד קבוצות מתיל

הם מגייסים קבוצות אלקיל או אריאל (חוץ מ- CH3) כמו קבוצות דימתיל, למשל. ביניהם נמצא טרנספר גלוטתיון, שהוזכר קודם לכן.

EC.2.6 העברת קבוצות חנקן

אנזימים ממעמד זה מעבירים קבוצות חנקן כגון -NH2 ו- -NH. אנזימים אלה כוללים aminotransferases ו transaminases.

EC.2.7 קבוצות העברה המכילות קבוצות פוספט

הם מזרזים את זרחן המצעים. בדרך כלל המצעים של זרחן אלה הם סוכרים ואנזימים אחרים. Phosphotransferases להעביר סוכרים לתא, בו זמנית זרחן.

EC.2.8 קבוצות העברה המכילות גופרית

הם מאופיינים בכך שהם מזרזים את העברת הקבוצות המכילות גופרית במבנה שלהם. קואנזים טרנספראז שייך לתת-klasse זו.

EC.2.9 העברת קבוצות המכילות סלניום

הם ידועים בדרך כלל בשם seleniotransferases. אלה מגייסים קבוצות L-seril להעברת RNA.

EC.2.10 העברת קבוצות המכילות מוליבדן או טונגסטן

ההעברות של קבוצה זו מגייסות קבוצות המכילות מוליבדן או טונגסטן למולקולות שיש בהן קבוצות גופרתי כמקובלות.

הפניות

1. Alfaro, JA, Zheng, RB, Persson, M., Letts, JA, Polakowski, R., Bai, Y., … & Evans, SV (2008). בקבוצת הדם ABO (H) גליקוזילטרנספרזות A ו- B מזהים מצע באמצעות שינויים קונפורמטיביים ספציפיים. כתב העת לכימיה ביולוגית, 283 (15), 10097-10108.
2. Aranda Moratalla, J. (2015). מחקר חישובי של DNA-Methyltransferases. ניתוח המנגנון האפיגנטי של מתילציה של DNA (דוקטורט-תזה, אוניברסיטת ולנסיה-ספרד).
3. ארמסטרונג, RN (1997). מבנה, מנגנון קטליטי והתפתחות טרנספרסות הגלוטתיון. מחקר כימי בטוקסיקולוגיה, 10 (1), 2-18.
4. אזנאר קאנו, א '(2014). חקר שלבים של »Helicobacter pylori» בשיטות פנוטיפיות וגנוטיפיות (עבודת דוקטורט, Universidad Complutense de Madrid)
5. Boyce, S., and Tipton, KF (2001). סיווג אנזימים וננומטוריה. אל אס.
6. Bresnick, E., and Mossé, H. (1966). אספרטט קרבמוילטרנספרז מכבד חולדה. כתב העת הביוכימי, 101 (1), 63.
7. Gagnon, SM, Legg, MS, Polakowski, R., Letts, JA, Persson, M., Lin, S., … & Borisova, SN (2018). שאריות שמורות Arg188 ו- Asp302 הינן קריטיות לארגון וקטליזה של אתרים פעילים בקבוצת הדם ABO (H) בקבוצת הדם A גליקוזילטרנספרזות. גליקוביולוגיה, 28 (8), 624-636
8. Grimes, WJ (1970). טרנספרסומות של חומצות סיאלית ורמות חומצה סיאלית בתאים רגילים והופכים. ביוכימיה, 9 (26), 5083-5092.
9. Grimes, WJ (1970). טרנספרסומות של חומצות סיאלית ורמות חומצה סיאלית בתאים רגילים והופכים. ביוכימיה, 9 (26), 5083-5092.
10. הייז, ג'יי.די, פלנגן, ג'ו וג'ווסי, IR (2005). העברות גלוטתיון. Annu. הכמרית פרמקול. טוקסיקול. , 45, 51-88.
11. הרש, LB, וג'נקס, WP (1967). קו אנזים A קינטיקה טרנספרזה ותגובות חילופי דברים. כתב העת לכימיה ביולוגית, 242 (15), 3468-3480
12. ג'נקס, WP (1973). 11 קואנזים A טרנספרסים. באנזימים (כרך 9, עמ '483-496). עיתונות אקדמית.
13. לירסון, LL, הנריסאט, ב., דייויס, GJ, & Withers, SG (2008). גליקוזילטרנספרסים: מבנים, פונקציות ומנגנונים. סקירה שנתית של ביוכימיה, 77
14. לירסון, LL, הנריסאט, ב., דייויס, GJ, & Withers, SG (2008). גליקוזילטרנספרסים: מבנים, פונקציות ומנגנונים. סקירה שנתית של ביוכימיה, 77.
15. Lambalot, RH, Gehring, AM, Flugel, RS, Zuber, P., LaCelle, M., Marahiel, MA, … & Walsh, CT (1996). אנזים חדש הוא סופר-משפחתית הטרנספורמציות של זרחן. כימיה וביולוגיה, 3 (11), 923-936
16. Mallard, C., Tolcos, M., Leditschke, J., Campbell, P., & Rees, S. (1999). הפחתה בחיסון חיסון כולין אצטיל-טרנספרז, אך לא חיסונית-רצפתית מוסקרינית- M2 בגזע המוח של תינוקות בעריסה. כתב העת לנוירופתולוגיה ונוירולוגיה ניסיונית, 58 (3), 255-264
17. מנרוויק, ב '(1985). האיזנוזימים של גלוטתיון טרנספרז. התקדמות באנזימולוגיה ואזורים קשורים לביולוגיה מולקולרית, 57, 357-417
18. MEHTA, PK, HALE, TI & CHRISTEN, P. (1993). Aminotransferases: הדגמה של הומולוגיה וחלוקה לתתי קבוצות אבולוציוניות. כתב העת האירופי לביוכימיה, 214 (2), 549-561
19. מונרו, RE, Staehelin, T., Celma, ML, & Vazquez, D. (1969, ינואר). פעילות הפפטידיל טרנספרזיס של ריבוזומים. בסימפוזיה של נמל קולד ספרינג על ביולוגיה כמותית (כרך 34, עמ '357-368). עיתונות המעבדה בקור ספרינג הארבור
20. מונטס, CP (2014). אנזימים באוכל? ביוכימיה של אכיל. מגזין אוניברסיטת UNAM, 15, 12.
21. מורטון, RK (1953). פעילות טרנספרזה של אנזימים הידרוליטיים. טבע, 172 (4367), 65.
22. Negishi, M., Pedersen, LG, Petrotchenko, E., Shevtsov, S., Gorokhov, A., Kakuta, Y., & Pedersen, LC (2001). מבנה ופונקציה של sulfotransferases. ארכיונים לביוכימיה וביו-פיזיקה, 390 (2), 149-157
23. ועדת המינוקים של האיחוד הבינלאומי לביוכימיה וביולוגיה מולקולרית (NC-IUBMB). (2019). נשלח מ- qmul.ac.uk
24. Rej, R. (1989). אמנו-טרנספרסאות במחלות. מרפאות ברפואת מעבדה, 9 (4), 667-687.
25. שו, ד., סונג, ד., פדרסן, ל.ק., ולי, ג'יי (2007). מחקר מוטציוני של הפטר סולפט 2-O-sulfotransferase וכונדרויטין סולפט 2-O-sulfotransferase. כתב העת לכימיה ביולוגית, 282 (11), 8356-8367