TRANSFERASES: PROCESSEN, FUNCTIES, NOMENCLATUUR EN SUBKLASSEN - BIOLOGIE - 2026

De transferases zijn enzymen die functionele groepen van een substraat dat als donor fungeert, overdragen aan een ander die als ontvanger fungeert. Bij de meeste metabolische processen die essentieel zijn voor het leven, zijn transferase-enzymen betrokken.

De eerste waarneming van de reacties die door deze enzymen worden gekatalyseerd, werd in 1953 gedocumenteerd door Dr. RK Morton, die de overdracht van een fosfaatgroep van een alkalische fosfatase naar een β-galactosidase waarnam die als receptor voor de fosfaatgroep fungeerde.

Glycine N-methyltransferase (Bron: Jawahar Swaminathan en MSD-medewerkers van het European Bioinformatics Institute via Wikimedia Commons)

De nomenclatuur van de transferase-enzymen wordt over het algemeen bepaald op basis van de aard van het molecuul dat de functionele groep in de reactie accepteert, bijvoorbeeld: DNA-methyltransferase, glutathion-transferase, 1,4-α-glucan 6-α-glucosyltransferase, onder andere.

Transferases zijn enzymen met biotechnologisch belang, vooral in de voedings- en geneesmiddelenindustrie. Hun genen kunnen worden gemodificeerd om specifieke activiteiten in organismen uit te voeren, waardoor ze direct bijdragen aan de gezondheid van de consument, buiten het voedingsvoordeel.

Prebiotische geneesmiddelen voor de darmflora zijn rijk aan transferases, omdat deze deelnemen aan de vorming van koolhydraten die de groei en ontwikkeling van nuttige micro-organismen in de darm bevorderen.

Tekortkomingen, structurele schade en onderbrekingen in de processen die door transferases worden gekatalyseerd, veroorzaken de ophoping van producten in de cel, en daarom worden veel verschillende ziekten en pathologieën geassocieerd met dergelijke enzymen.

Het niet goed functioneren van transferases veroorzaakt onder meer ziekten als galactosemie, de ziekte van Alzheimer en de ziekte van Huntington.

Biologische processen waaraan ze deelnemen

Onder het grote aantal metabole processen waaraan transferases deelnemen, zijn de biosynthese van glycosiden en het metabolisme van suikers in het algemeen.

Een glucotransferase-enzym is verantwoordelijk voor de conjugatie van A- en B-antigenen op het oppervlak van rode bloedcellen. Deze variaties in antigeenbinding worden veroorzaakt door een polymorfisme van de Pro234Ser-aminozuren met de oorspronkelijke structuur van B-transferases.

Glutathion-S-transferase in de lever neemt deel aan de ontgifting van levercellen en helpt ze te beschermen tegen reactieve zuurstofsoorten (ROS), vrije radicalen en waterstofperoxiden die zich ophopen in het celcytoplasma en zijn zeer giftig.

Glutathione-S-Transferase (Bron: Jawahar Swaminathan en MSD-personeel van het European Bioinformatics Institute via Wikimedia Commons)

Aspartaatcarbamoyltransferase katalyseert de biosynthese van pyrimidinen in het metabolisme van nucleotiden, fundamentele componenten van nucleïnezuren en hoogenergetische moleculen die worden gebruikt in meerdere cellulaire processen (zoals ATP en GTP, bijvoorbeeld).

Transferases nemen rechtstreeks deel aan de regulering van veel biologische processen door de DNA-sequenties die coderen voor de informatie die nodig is voor de synthese van cellulaire elementen, door epigenetische mechanismen tot zwijgen te brengen.

Histonacetyltransferasen acetyleren geconserveerde lysineresten op histonen door een acetylgroep over te brengen van een acetyl-CoA-molecuul. Deze acetylering stimuleert de activering van transcriptie die gepaard gaat met het afwikkelen of ontspannen van euchromatine.

Fosfotransferasen katalyseren de overdracht van fosfaatgroepen in waarschijnlijk alle cellulaire metabolische contexten. Het speelt een belangrijke rol bij de fosforylering van koolhydraten.

Aminotransferasen katalyseren de reversibele overdracht van aminogroepen van aminozuren naar oxaciden, een van de vele aminozuurtransformaties die worden gemedieerd door vitamine B6-afhankelijke enzymen.

Kenmerken

Transferases katalyseren de beweging van chemische groepen door de onderstaande reactie uit te voeren. In de volgende vergelijking staat de letter "X" voor het donormolecuul van de functionele groep "Y" en fungeert "Z" als de acceptor.

XY + Z = X + YZ

Dit zijn enzymen met sterke elektronegatieve en nucleofiele elementen in hun samenstelling; Deze elementen zijn verantwoordelijk voor de overdrachtscapaciteit van het enzym.

De door de transferases gemobiliseerde groepen zijn in het algemeen onder andere aldehyde- en ketonresten, acyl-, glucosyl-, alkyl-, stikstof- en stikstofrijke groepen, fosfor en zwavelhoudende groepen.

Nomenclatuur

De classificatie van transferases volgt de algemene regels van de classificatie van enzymen die in 1961 door de Enzyme Commission werden voorgesteld. Volgens de commissie krijgt elk enzym een ​​numerieke code voor zijn classificatie.

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

Bij de classificatie van transferases staat het eerste getal voor de enzymklasse, het tweede getal symboliseert het type groep dat ze overdragen en het derde getal verwijst naar het substraat waarop ze werken.

De nomenclatuur van de klasse van transferases is EC.2 . Het heeft tien subklassen, dus er zijn enzymen met de code van EC.2.1 tot EC.2.10 . Elke aanduiding van de subklasse wordt voornamelijk gemaakt volgens het type groep dat het enzym overdraagt.

Subklassen

De tien klassen van enzymen binnen de transferasefamilie zijn:

EC.2.1 Transfer groepen van een koolstofatoom

Ze dragen groepen over die een enkele koolstof bevatten. Methyltransferase brengt bijvoorbeeld een methylgroep (CH3) over naar de stikstofbasen van DNA. De enzymen van deze groep regelen rechtstreeks de vertaling van genen.

EC.2.2 Transfer aldehyde- of ketongroepen

Ze mobiliseren aldehydegroepen en ketongroepen met sacchariden als receptorgroepen. Carbamyltransferase vertegenwoordigt een mechanisme van regulatie en synthese van pyrimidinen.

EC.2.3 Acyltransferasen

Deze enzymen dragen acylgroepen over in derivaten van aminozuren. Peptidyltransferase voert de essentiële vorming van peptidebindingen tussen aangrenzende aminozuren tijdens het translatieproces uit.

EC.2.4 Glycosyltransferases

Ze katalyseren de vorming van glycosidebindingen door fosfaatsuikergroepen als donorgroepen te gebruiken. Alle levende wezens presenteren DNA-sequenties voor glycosyltransferasen, aangezien ze deelnemen aan de synthese van glycolipiden en glycoproteïnen.

EC.2.5 Breng alkyl- of arylgroepen over, afgezien van methylgroepen

Ze mobiliseren alkyl- of arylgroepen (anders dan CH3) zoals bijvoorbeeld dimethylgroepen. Onder hen is glutathiontransferase, dat eerder werd genoemd.

EC.2.6 Transfer stikstofgroepen

Enzymen van deze klasse dragen stikstofgroepen over zoals -NH2 en -NH. Deze enzymen zijn onder meer aminotransferasen en transaminasen.

EC.2.7 Transfer groepen die fosfaatgroepen bevatten

Ze katalyseren de fosforylering van substraten. Over het algemeen zijn de substraten van deze fosforyleringen suikers en andere enzymen. Fosfotransferasen transporteren suikers de cel in en fosforyleren ze tegelijkertijd.

EC.2.8 Overdrachtgroepen die zwavel bevatten

Ze worden gekenmerkt door het katalyseren van de overdracht van groepen die zwavel in hun structuur bevatten. Co-enzym A-transferase behoort tot deze subklasse.

EC.2.9 Transfer groepen die selenium bevatten

Ze zijn algemeen bekend als seleniotransferases. Deze mobiliseren L-seril-groepen om RNA's over te dragen.

EC.2.10 Overdrachtgroepen die molybdeen of wolfraam bevatten

De transferases van deze groep mobiliseren groepen die molybdeen of wolfraam bevatten tot moleculen die sulfidegroepen als acceptoren hebben.

Referenties

1. Alfaro, JA, Zheng, RB, Persson, M., Letts, JA, Polakowski, R., Bai, Y.,… & Evans, SV (2008). ABO (H) bloedgroep A en B glycosyltransferasen herkennen substraat via specifieke conformatieveranderingen. Journal of Biological Chemistry, 283 (15), 10097-10108.
2. Aranda Moratalla, J. (2015). Computationele studie van DNA-methyltransferasen. Analyse van het epigenetische mechanisme van DNA-methylatie (proefschrift, Universiteit van Valencia-Spanje).
3. Armstrong, RN (1997). Structuur, katalytisch mechanisme en evolutie van de glutathiontransferases. Chemisch onderzoek in toxicologie, 10 (1), 2-18.
4. Aznar Cano, E. (2014). Studie van fagen van »Helicobacter pylori» door fenotypische en genotypische methoden (doctoraal proefschrift, Universidad Complutense de Madrid)
5. Boyce, S., en Tipton, KF (2001). Enzymclassificatie en nomenclatuur. eLS.
6. Bresnick, E., & Mossé, H. (1966). Aspartaatcarbamoyltransferase uit rattenlever. Biochemical Journal, 101 (1), 63.
7. Gagnon, SM, Legg, MS, Polakowski, R., Letts, JA, Persson, M., Lin, S.,… & Borisova, SN (2018). Geconserveerde residuen Arg188 en Asp302 zijn cruciaal voor actieve site-organisatie en katalyse in humane ABO (H) -bloedgroep A- en B-glycosyltransferasen. Glycobiology, 28 (8), 624-636
8. Grimes, WJ (1970). Siaalzuurtransferases en siaalzuurniveaus in normale en getransformeerde cellen. Biochemistry, 9 (26), 5083-5092.
9. Grimes, WJ (1970). Siaalzuurtransferases en siaalzuurniveaus in normale en getransformeerde cellen. Biochemistry, 9 (26), 5083-5092.
10. Hayes, JD, Flanagan, JU en Jowsey, IR (2005). Glutathion-transferases. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 45, 51-88.
11. Hersh, LB en Jencks, WP (1967). Co-enzym A Transferase kinetiek en uitwisselingsreacties. Journal of Biological Chemistry, 242 (15), 3468-3480
12. Jencks, WP (1973). 11 Co-enzym A-transferases. In The enzymen (Vol. 9, pp. 483-496). Academische pers.
13. Lairson, LL, Henrissat, B., Davies, GJ en Withers, SG (2008). Glycosyltransferases: structuren, functies en mechanismen. Jaaroverzicht van biochemie, 77
14. Lairson, LL, Henrissat, B., Davies, GJ en Withers, SG (2008). Glycosyltransferases: structuren, functies en mechanismen. Jaaroverzicht van biochemie, 77.
15. Lambalot, RH, Gehring, AM, Flugel, RS, Zuber, P., LaCelle, M., Marahiel, MA, … & Walsh, CT (1996). Een nieuwe enzymsuperfamilie de fosfopantetheinyltransferases. Chemie en biologie, 3 (11), 923-936
16. Wilde eend, C., Tolcos, M., Leditschke, J., Campbell, P., & Rees, S. (1999). Vermindering van de immunoreactiviteit van choline-acetyltransferase, maar niet van de immunoreactiviteit van de muscarine-m2-receptor in de hersenstam van SIDS-zuigelingen. Journal of neuropathology and experimentele neurologie, 58 (3), 255-264
17. Mannervik, B. (1985). De iso-enzymen van glutathiontransferase. Vooruitgang in enzymologie en aanverwante gebieden van moleculaire biologie, 57, 357-417
18. MEHTA, PK, HALE, TI, & CHRISTEN, P. (1993). Aminotransferasen: demonstratie van homologie en onderverdeling in evolutionaire subgroepen. European Journal of Biochemistry, 214 (2), 549-561
19. Monro, RE, Staehelin, T., Celma, ML, & Vazquez, D. (1969, januari). De peptidyltransferase-activiteit van ribosomen. In Cold Spring Harbor symposia over kwantitatieve biologie (Vol. 34, pp. 357-368). Cold Spring Harbor Laboratory Press.
20. Montes, CP (2014). Enzymen in voedsel? Biochemie van het eetbare. UNAM University Magazine, 15, 12.
21. Morton, RK (1953). Transferase-activiteit van hydrolytische enzymen. Nature, 172 (4367), 65.
22. Negishi, M., Pedersen, LG, Petrotchenko, E., Shevtsov, S., Gorokhov, A., Kakuta, Y., & Pedersen, LC (2001). Structuur en functie van sulfotransferasen. Archives of biochemistry and biophysics, 390 (2), 149-157
23. Nomenclatuurcommissie van de Internationale Unie voor Biochemie en Moleculaire Biologie (NC-IUBMB). (2019). Opgehaald van qmul.ac.uk
24. Rej, R. (1989). Aminotransferasen bij ziekte. Klinieken in laboratoriumgeneeskunde, 9 (4), 667-687.
25. Xu, D., Song, D., Pedersen, LC, en Liu, J. (2007). Mutationeel onderzoek van heparansulfaat 2-O-sulfotransferase en chondroïtinesulfaat 2-O-sulfotransferase. Journal of Biological Chemistry, 282 (11), 8356-8367