Kenmerken, typen, functies

De cinases of kinasenHet zijn eiwitten met enzymatische activiteit die verantwoordelijk zijn voor het katalyseren van de overdracht van fosfaatgroepen (PO4-3) naar verschillende soorten moleculen. Dit zijn extreem gebruikelijke enzymen in de natuur, waar ze transcendentale functies uitoefenen voor levende organismen: metabolisme deelnemen, bewegwijzering en ook in cellulaire communicatie.

Dankzij het grote aantal processen waarin ze meerdere functies vervullen, zijn kinasen een van de meest bestudeerde eiwittypen, niet alleen op biochemisch niveau, maar ook op het structurele, genetische en cellulaire niveau.

Domeinen van de structuur van het enzym pyruvato kinase (PYK) Een glycolytisch enzym (bron: Thomas SplettsSer (www.Schaar.com) [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0)] via Wikimedia Commons)

Er is vastgesteld dat het menselijke genoom ten minste 500 genen heeft die coderen voor enzymen die behoren tot de groep kinasen, waarvan de substraten "acceptoren" van fosfaatgroepen koolhydraten, lipiden, nucleosiden, eiwitten en andere soorten organische moleculen kunnen zijn.

Deze enzymen worden geclassificeerd binnen de groep fosfotransferasen (EC 2.7), en gebruik meestal als "donor" moleculen fosfaat voor hoog -energieverbindingen zoals ATP, GTP, CTP en andere gerelateerd.

[TOC]

Kenmerken

De term "kinase", zoals vermeld, verwijst meestal naar alle enzymen die verantwoordelijk zijn voor de overdracht van de ATP -terminale fosfaatgroep naar een andere ontvangende of "accepterende" molecuul van de fosfaatgroep.

Hoewel deze enzymen in wezen dezelfde reactie van de overdracht van fosforylgroepen katalyseren, is er een grote diversiteit onder deze, niet alleen met betrekking tot de structuur, maar ook voor de specificiteit van substraten en de celroutes waaraan ze deelnemen aan.

Over het algemeen bestaat de structuur ervan uit β-peeled vellen en α-propellers die specifiek worden gevouwen om de actieve site te vormen, en genoemde actieve site bevat meestal positief geladen ionen (kationen) die de negatieve belastingen van de fosfaatgroepen die ze overbrengen stabiliseren die ze overbrengen.

Op de actieve of dichtbij hierbij zijn er twee junction -locaties voor substraten: een voor de ATP of het fosfaatgroepdonatormolecuul en een andere voor het substraat dat wordt gefosforyleerd.

De algemene reactie van deze enzymen (fosforylering) kan als volgt worden overwogen:

ATP + substraat → ADP + gefosforyleerd substraat

Waar de ATP de fosfaatgroep doneert die het substraat wint.

Jongens

Volgens de classificatie van het Nomenclature Committee van de International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IBMB) worden de kinasen gevonden in de groep fosfotransferasen (EC. 2.7, enzymen die groepen overbrengen die fosfor bevatten), die op hun beurt zijn onderverdeeld in ongeveer 14 klassen (EC 2.7.1 - EC 2.7.14).

Kan u van dienst zijn: heterosis: verbetering van dieren, in planten, mens

De fundamentele verschillen tussen deze 14 soorten fosfotransferasen zijn gerelateerd aan de chemische aard van het "acceptor" -molecuul van de fosfaatgroep die ze overbrengen (of met de aard van het deel van het molecuul dat de fosfaatgroep ontvangt).

Binnen deze categorie (fosfotransferase -enzymen) zijn er ook enkele enzymen die fosfaten overbrengen, maar geen ATP -moleculen gebruiken zoals "donor", maar gebruik anorganische fosfaten.

Over het algemeen worden deze klassen als volgt beschreven:

EC 2.7.1: fosfotransferase -enzymen met een fosfaatgroepacceptor een alcohol

Dit is een van de belangrijkste groepen voor het energiemetabolisme van veel organismen, omdat het de enzymen bevat die verantwoordelijk zijn voor de fosforylering van koolhydraten en hun derivaten, zoals glucose, galactose, fructose, mannosa, glycosamine, ribose en ribulous, xylose, xylose, xylose, xylose, xylose, xylose, xylose, giek , Pyruvate, Mevalonato, Arabinosa, Inositol, onder vele anderen.

Voorbeeld van deze gemeenschappelijke enzymen zijn hexoquinase, glycoquinase, fosfofrucerachinase en pyruvato -kinase, die direct betrokken zijn bij de glycolytische route die verantwoordelijk is voor de oxidatie van glucose voor de productie van energie in de vorm van ATP.

EC 2.7.2: Fosfotransferase -enzymen die een carboxylgroep hebben als een acceptor van het fosfaat

Binnen dit soort flinase- of fosfotransferase -enzymen zijn enzymen die fosfaatgroepen overbrengen naar delen van moleculen met carboxy -groepen, zoals acetaat, carbamaat, aspartaat, fosfoglyceraat, onder andere.

EC 2.7.3: Fosfotransferase -enzymen die een stikstofatoom hebben als een acceptor van het fosfaat

Metabolisch gezien is deze groep enzymen ook van groot belang, omdat ze verantwoordelijk zijn voor de overdracht van fosfaatgroepen naar moleculen zoals creatinine, arginine, glutamine, guanidine-acetaat, enz.

EC 2.7.4: Fosfotransferase -enzymen die een andere fosfaatgroep hebben als een acceptor van de fosfaatgroep

Veel van de enzymen van deze groep werken bij de regulatie van de vorming of hydrolyse van hoge energieverbindingen zoals ATP, GTP, CTP en anderen, omdat ze verantwoordelijk zijn voor de toevoeging, verwijdering of uitwisseling van fosfaatgroepen tussen dit type moleculen of zijn voorlopers.

Ze nemen ook deel aan de overdracht van fosfaatgroepen naar andere eerder eerder gefosforyleerde moleculen, die van lipide aard, koolhydraten of hieruit kunnen zijn.

Voorbeeld van deze belangrijke enzymen zijn het kinase -adenylaat, het nucleoside -fosfaatkinase, het nucleoside tryposfaat adenylaatkinase, de UMP/CMP -kinase en de Farnesil fosfaatkinase, enz.

EC 2.7.6: Diposfotransferase -enzymen

Diposfotransferasen katalyseren de overdracht van twee fosfaatgroepen tegelijkertijd naar hetzelfde substraat. Voorbeeld van deze enzymen zijn de ribose-fosfaat defosfoquinase, de defosfoquinase thiamine en de defospospoquinase GTP, een belangrijk enzym in het metabolisme van de purines.

Kan u dienen: Sphingomyeline: wat is, structuur, functies, synthese

EC 2.7.7: Specifieke nucleotide fosfotransferansferase -enzymen (fosfotransferase nucleotiden)

Fosfotransferase nucleidos nemen deel aan vele cellulaire processen die betrokken zijn bij de activering en inactivering van andere eiwitten en enzymen, evenals in sommige DNA -reparatiemechanismen.

De functie ervan is om nucleotiden over te dragen, meestal monofosfaatnucleotiden van verschillende stikstofbases. In dit soort enzymen zijn onder andere DNA- en RNA-polymerasen (zowel DNA als afhankelijk RNA), onder andere de UDP-glucosa 1-fosfaat uridiltransferase.

EC 2.7.8: Enzymen die fosfaatgroepen overbrengen met substituties

Deze klasse heeft belangrijke functies in lipidemetabolisme -routes, vooral in zijn synthese. Ze zijn verantwoordelijk voor de overdracht van gefosforyleerde moleculen (fosfaten met substituties) naar andere "acceptor" moleculen.

Voorbeeld van deze groep enzymen zijn fosfotransferase ethanolamine, diacylglycerol colina fosfotransferase, sfingomyeline synthase, enz.

EC 2.7.9: Fosfotransferase -enzymen met gepaarde acceptoren

Deze enzymen gebruiken een enkele fosfaatgroepdonor (ATP of gerelateerd) voor fosforyleren twee verschillende acceptormoleculen. Disbuff fosfaatpyruvaat (PPDK) en fosfoglucano dicinase zijn voorbeelden van deze enzymen.

Fosfotransferasen die aminozuurresiduen van verschillende soorten eiwitten fosforyleren

EC 2.7.10: eiwit-lyrosinekinasen

De eiwit-pyrosinekinasen zijn enzymen die de overdracht van fosfaatgroepen specifiek naar tyrosineresten in polypeptideketens van verschillende soorten eiwitacceptoren katalyseren.

EC 2.7.11: Eiwit-serine/Treonine-kinasen

Net als de eiwit-pyrosinekinasen, katalyseert deze groep enzymen de overdracht van fosfaatgroepen naar serine- of boomafval in andere eiwitten.

Een bekend voorbeeld van deze eiwitten is de familie van kinase C -eiwitten, die op meerdere manieren deelnemen, maar vooral in lipidemetabolisme.

Deze groep omvat ook veel cyclische AMP -afhankelijke eiwitten en cyclische GMP, met belangrijke implicaties in cellulaire differentiatie, groei en communicatie.

EC 2.7.12: Kinasen zijn dubbele specificiteit (die zowel in serine/tronine als in tyrosineverval kunnen werken)

Mitogeen -geactiveerde kinasen -eiwitten (MAPKK) maken deel uit van deze groep enzymen die in staat zijn om onduidelijk te zijn.

Histidin Mutkish (EC 2.7.13) en eiwit-argininekinasen (EC 2.7.14)

Er zijn andere kinase-eiwitten die in staat zijn om fosfaatgroepen over te dragen naar histidine- en arginineresten in sommige soorten eiwitten en dit zijn kinase-eiwitten en eiwit-argininekinasen.

Andere vormen van classificatie

Volgens verschillende auteurs kunnen de kinasen beter worden geclassificeerd volgens het type substraat dat ze gebruiken als fosfaatgroepacceptor.

Kan u van dienst zijn: Nucleoside: kenmerken, structuur en toepassingen

Anderen zijn van mening dat de beste manier om deze enzymen te classificeren is volgens de structuur en kenmerken van hun actieve site, dat wil zeggen volgens de conformatie en aanwezigheid van ionen of bepaalde moleculen in hetzelfde.

Volgens het type substraat kunnen kinasen worden geclassificeerd als cinase -eiwit (die andere eiwitten fosforyleren), lipa -kinasen (die lipiden fosforyleren), koolhydraatkinasen (welke fosforyleren verschillende soorten koolhydraten), fosforylae nucleoside (welke fosforyllain nucleosiden), enz.

Functie

De enzymen van de kinasegroep zijn alomtegenwoordig van aard en een enkele cel kan honderden verschillende soorten huisvesten, waardoor reacties op meerdere celroutes worden gekatalyseerd.

De functies ervan kunnen erg divers zijn:

-Ze nemen deel aan meerdere processen van celsignalering en communicatie, met name kinase -eiwitten, die opeenvolgende fosforylering van andere kinase -eiwitten (fosforyleringswateruitval) katalyseren in reactie op interne en externe stimuli.

-Sommige van deze eiwitten met enzymatische activiteit hebben centrale functies in koolhydraatmetabolisme, lipiden, nucleotiden, vitamines, cofactoren en aminozuren. Niets meer in glycolyse neemt ten minste 4 kinasen mee: hexochinase, fosfofrucerachinase, fosfoglyceraat kinase en pyruvaatkinase.

-Onder de signaalfuncties zijn kinasen betrokken bij de processen van regulatie van genetische expressie, spiercontractie en antibioticaresistentie in verschillende soorten levende organismen.

-Putter-chinase-eiwitten hebben functies bij de regulatie van veel signaaltransductieroutes die gerelateerd zijn aan ontwikkeling en communicatie in meercellige metazos.

-De modificatie van fosforylatie -eiwitten (in andere cellulaire contexten dan celsignalering) is een belangrijk element van regulatie van de activiteit van grote hoeveelheden enzymen die deelnemen aan verschillende metabole processen. Dat is het voorbeeld van de regulatie van de celcyclus door veel kinase -afhankelijke eiwitten.

-Lipidefosforillaire kinasen zijn essentieel voor de remodelleringsprocessen van celmembranen, evenals synthese en vorming van nieuwe membranen.

Referenties

1. Cheek, s., Zhang, h., & Grishin, n. V. (2002). Volgorde en structuurclassificatie van kinasen. Journal of Molecular Biology, 2836(02), 855-881.
2. Cooper, J. (2018). Britannica Encyclopaedia. Opgehaald uit Britannica.com
3. Da Silva, G. (2012). Vooruitgang in eiwitkinasen. Rijaka, Kroatië: Intech Open.
4. Krebs, E. (1983). Historische perspectieven op eiwitfosforylering en een classificatiesysteem voor eiwitkinasen. Fil. Trans. R. SOC. Lond. B, 302, 3-11.
5. Krebs, E. (1985). De fosforylering van eiwitten: een belangrijk mechanisme voor biologische regulatie. Biochemical Society -transacties, 13, 813-820.
6. Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IBMB). (2019). Opgehaald van Qmul.AC.Uk