TRANSFERÁZY: PROCESY, FUNKCE, NOMENKLATURA A PODTŘÍDY - BIOLOGIE - 2025

Tyto transferázy jsou enzymy, které přenášejí funkční skupiny substrátu působící jako donor na jiné působí jako na přijímač. Většina metabolických procesů nezbytných pro život zahrnuje transferázové enzymy.

První pozorování reakcí katalyzovaných těmito enzymy bylo dokumentováno v roce 1953 Dr. RK Mortonem, který pozoroval přenos fosfátové skupiny z alkalické fosfatázy na p-galaktosidázu, která působila jako receptor pro fosfátovou skupinu.

Glycin N-methyltransferáza (Zdroj: pracovníci Jawahar Swaminathan a MSD v Evropském institutu bioinformatiky prostřednictvím Wikimedia Commons)

Názvosloví enzymů transferázy se obecně vyrábí podle povahy molekuly, která přijímá funkční skupinu v reakci, například: DNA-methyltransferáza, glutathion-transferáza, 1,4-a-glukan 6-a-glukosyltransferáza, mimo jiné.

Transferázy jsou enzymy s biotechnologickým významem, zejména v potravinářském a farmaceutickém průmyslu. Jejich geny mohou být modifikovány tak, aby vykonávaly specifické činnosti v organismech, a tak přímo přispívaly ke zdraví spotřebitele, mimo nutriční přínos.

Prebiotická léčiva pro střevní flóru jsou bohatá na transferázy, protože se podílejí na tvorbě uhlohydrátů, které podporují růst a vývoj prospěšných mikroorganismů ve střevě.

Nedostatky, strukturální poškození a přerušení procesů katalyzovaných transferázami způsobují hromadění produktů v buňce, a proto je s těmito enzymy spojeno mnoho různých nemocí a patologií.

Porucha transferáz způsobuje mimo jiné nemoci, jako je galaktosémie, Alzheimerova choroba, Huntingtonova choroba.

Biologické procesy, kterých se účastní

Mezi velké množství metabolických procesů, kterých se transferázy účastní, patří biosyntéza glykosidů a metabolismus cukrů obecně.

Enzym glucotransferázy je zodpovědný za konjugaci antigenů A a B na povrchu červených krvinek. Tyto změny vazby antigenu jsou způsobeny polymorfismem aminokyselin Pro234Ser původní struktury B-transferáz.

Glutathion-S-transferáza v játrech se podílí na detoxikaci jaterních buněk, což pomáhá chránit je před reaktivními druhy kyslíku (ROS), volnými radikály a peroxidy vodíku, které se hromadí v buněčné cytoplazmě a jsou vysoce toxický.

Glutathione-S-Transferase (Zdroj: pracovníci Jawahara Swaminathana a MSD v Evropském institutu bioinformatiky prostřednictvím Wikimedia Commons)

Aspartátkarbamoyltransferáza katalyzuje biosyntézu pyrimidinů v metabolismu nukleotidů, základních složek nukleových kyselin a vysokoenergetických molekul používaných v mnoha buněčných procesech (jako jsou například ATP a GTP).

Transferázy se přímo podílejí na regulaci mnoha biologických procesů tím, že umlčují epigenetickými mechanismy sekvence DNA, které kódují informace nezbytné pro syntézu buněčných prvků.

Histon acetyltransferázy acetyláty konzervovaly zbytky lysinu na histonech přenosem acetylové skupiny z molekuly acetyl-CoA. Tato acetylace stimuluje aktivaci transkripce spojenou s odvíjením nebo relaxací euchromatinu.

Fosfotransferázy katalyzují přenos fosfátových skupin pravděpodobně ve všech buněčných metabolických kontextech. Má důležitou roli při fosforylaci uhlohydrátů.

Aminotransferázy katalyzují reverzibilní přenos aminoskupin z aminokyselin na oxkyseliny, což je jedna z mnoha aminokyselinových transformací zprostředkovaných enzymy závislými na vitaminu B6.

Funkce

Transferázy katalyzují pohyb chemických skupin provedením níže uvedené reakce. V následující rovnici představuje písmeno "X" donorovou molekulu funkční skupiny "Y" a "Z" jako akceptor.

XY + Z = X + YZ

Jedná se o enzymy se silnými elektronegativními a nukleofilními prvky v jejich složení; Tyto prvky jsou zodpovědné za přenosovou kapacitu enzymu.

Skupiny mobilizované transferázami jsou obvykle aldehydové a ketonové zbytky, acylové, glukosylové, alkylové, dusíkaté a dusíkaté skupiny, fosfor, skupiny obsahující síru.

Nomenklatura

Klasifikace transferáz se řídí obecnými pravidly klasifikace enzymů navrženými Komisí pro enzymy v roce 1961. Podle výboru každý enzym dostává pro svou klasifikaci číselný kód.

Pozice čísel v kódu označuje každou z divizí nebo kategorií v klasifikaci a těmto číslům předchází písmena „ES“.

Při klasifikaci transferáz první číslo představuje třídu enzymů, druhé číslo symbolizuje typ skupiny, kterou přenášejí, a třetí číslo označuje substrát, na který působí.

Názvosloví třídy transferáz je EC.2. Má deset podtříd, takže existují enzymy s kódem EC.2.1 až EC.2.10. Každá denotace podtřídy se provádí hlavně podle typu skupiny, která přenáší enzym.

Podtřídy

Deset tříd enzymů z rodiny transferáz jsou:

EC.2.1 Převáděcí skupiny atomu uhlíku

Přenášejí skupiny, které obsahují jediný uhlík. Například methyltransferáza přenáší methylovou skupinu (CH3) na dusíkaté báze DNA. Enzymy této skupiny přímo regulují translaci genů.

EC.2.2 Přeneste aldehydové nebo ketonové skupiny

Mobilizují aldehydové skupiny a ketonové skupiny mající sacharidy jako skupiny receptorů. Karbamyltransferáza představuje mechanismus regulace a syntézy pyrimidinů.

EC.2.3 Acyltransferázy

Tyto enzymy přenášejí acylové skupiny na deriváty aminokyselin. Peptidyltransferáza provádí nezbytnou tvorbu peptidových vazeb mezi sousedními aminokyselinami během translačního procesu.

EC.2.4 Glykosyltransferasy

Katalyzují tvorbu glykosidických vazeb za použití skupin fosfátového cukru jako donorových skupin. Všechny živé bytosti představují sekvence DNA pro glykosyltransferázy, protože se podílejí na syntéze glykolipidů a glykoproteinů.

EC.2.5 Přeneste alkylové nebo arylové skupiny mimo methylové skupiny

Mobilizují například alkylové nebo arylové skupiny (jiné než CH3), jako jsou například dimethylskupiny. Mezi nimi je glutathion transferáza, která byla zmíněna výše.

EC.2.6 Přenos dusíkových skupin

Enzymy této třídy přenášejí dusíkové skupiny, jako jsou -NH2 a -NH. Tyto enzymy zahrnují aminotransferázy a transaminázy.

EC.2.7 Transferové skupiny obsahující fosfátové skupiny

Katalyzují fosforylaci substrátů. Obecně jsou substráty těchto fosforylací cukry a další enzymy. Fosfotransferázy transportují cukry do buňky a současně je fosforylují.

EC.2.8 Transferové skupiny obsahující síru

Vyznačují se katalyzováním přenosu skupin, které ve své struktuře obsahují síru. Do této podtřídy patří koenzym A transferáza.

EC.2.9 Transferové skupiny obsahující selen

Obvykle se nazývají seleniotransferázy. Tito mobilizují skupiny L-seril k přenosu RNA.

EC.2.10 Přenosové skupiny obsahující buď molybden, nebo wolfram

Transferázy této skupiny mobilizují skupiny obsahující molybden nebo wolfram na molekuly, které mají jako akceptory sulfidové skupiny.

Reference

1. Alfaro, JA, Zheng, RB, Persson, M., Letts, JA, Polakowski, R., Bai, Y.,… & Evans, SV (2008). Glykosyltransferázy ABO (H) krevní skupiny A a B rozpoznávají substrát prostřednictvím specifických konformačních změn. Journal of Biological Chemistry, 283 (15), 10097-10108.
2. Aranda Moratalla, J. (2015). Výpočetní studie DNA-methyltransferáz. Analýza epigenetického mechanismu methylace DNA (dizertační práce, Univerzita ve Valencii ve Španělsku).
3. Armstrong, RN (1997). Struktura, katalytický mechanismus a vývoj glutathion transferáz. Chemický výzkum v toxikologii, 10 (1), 2-18.
4. Aznar Cano, E. (2014). Fágová studie »Helicobacter pylori» fenotypovými a genotypovými metodami (disertační práce, Universidad Complutense de Madrid)
5. Boyce, S. a Tipton, KF (2001). Klasifikace a nomenklatura enzymů. eLS.
6. Bresnick, E., & Mossé, H. (1966). Aspartát karbamoyltransferáza z jater potkana. Biochemical Journal, 101 (1), 63.
7. Gagnon, SM, Legg, MS, Polakowski, R., Letts, JA, Persson, M., Lin, S.,… & Borisova, SN (2018). Konzervované zbytky Arg188 a Asp302 jsou rozhodující pro organizaci aktivního místa a katalýzu v lidských ABO (H) krevních skupinách A a B glykosyltransferáz. Glycobiology, 28 (8), 624-636
8. Grimes, WJ (1970). Transferázy kyseliny sialové a hladiny kyseliny sialové v normálních a transformovaných buňkách. Biochemistry, 9 (26), 5083-5092.
9. Grimes, WJ (1970). Transferázy kyseliny sialové a hladiny kyseliny sialové v normálních a transformovaných buňkách. Biochemistry, 9 (26), 5083-5092.
10. Hayes, JD, Flanagan, JU a Jowsey, IR (2005). Glutathion transferasy. Annu. Pharmacol. Toxicol. 45, 51-88.
11. Hersh, LB, & Jencks, WP (1967). Kinetika a výměnné reakce koenzymu A transferázy. Journal of Biological Chemistry, 242 (15), 3468-3480
12. Jencks, WP (1973). 11 Koenzym A transferázy. In The Enzýmy (svazek 9, str. 483-496). Academic Press.
13. Lairson, LL, Henrissat, B., Davies, GJ, and Withers, SG (2008). Glykosyltransferázy: struktury, funkce a mechanismy. Roční přehled biochemie, 77
14. Lairson, LL, Henrissat, B., Davies, GJ, and Withers, SG (2008). Glykosyltransferázy: struktury, funkce a mechanismy. Roční přehled biochemie, 77.
15. Lambalot, RH, Gehring, AM, Flugel, RS, Zuber, P., LaCelle, M., Marahiel, MA,… & Walsh, CT (1996). Nový enzym superrodina fosfopantetheinyltransferázy. Chemistry & Biology, 3 (11), 923-936
16. Mallard, C., Tolcos, M., Leditschke, J., Campbell, P., & Rees, S. (1999). Snížení imunoreaktivity cholin acetyltransferázy, ale nikoli imunoreaktivity receptoru muskarinického m2 v mozkovém kmeni kojenců. Žurnál neuropatologie a experimentální neurologie, 58 (3), 255-264
17. Mannervik, B. (1985). Izoenzymy glutathiontransferázy. Pokroky v enzymologii a souvisejících oblastech molekulární biologie, 57, 357-417
18. MEHTA, PK, HALE, TI & CHRISTEN, P. (1993). Aminotransferázy: demonstrace homologie a rozdělení do evolučních podskupin. European Journal of Biochemistry, 214 (2), 549-561
19. Monro, RE, Staehelin, T., Celma, ML a Vazquez, D. (1969, leden). Peptidyltransferázová aktivita ribozomů. V sympoziích Cold Spring Harbor o kvantitativní biologii (svazek 34, str. 357-368). Cold Spring Harbor Laboratory Press.
20. Montes, CP (2014). Enzymy v potravinách? Biochemie jedlých. UNAM University Magazine, 15, 12.
21. Morton, RK (1953). Transferázová aktivita hydrolytických enzymů. Nature, 172 (4367), 65.
22. Negishi, M., Pedersen, LG, Petrotčenko, E., Shevtsov, S., Gorokhov, A., Kakuta, Y., & Pedersen, LC (2001). Struktura a funkce sulfotransferáz. Archivy biochemie a biofyziky, 390 (2), 149-157
23. Výbor pro nomenklaturu Mezinárodní unie biochemie a molekulární biologie (NC-IUBMB). (2019). Citováno z qmul.ac.uk
24. Rej, R. (1989). Aminotransferázy v nemoci. Kliniky v laboratorní medicíně, 9 (4), 667-687.
25. Xu, D., Song, D., Pedersen, LC, a Liu, J. (2007). Mutační studie heparan sulfát 2-O-sulfotransferázy a chondroitin sulfátu 2-O-sulfotransferázy. Journal of Biological Chemistry, 282 (11), 8356-8367