Egenskaper, typer, funktioner

De grafik antingen kinaserDe är proteiner med enzymatisk aktivitet som ansvarar för att katalysera överföringen av fosfatgrupper (PO4-3) till olika typer av molekyler. Dessa är extremt vanliga enzymer i naturen, där de utövar transcendentala funktioner för levande organismer: Metabolism deltar, skyltar och även i cellulär kommunikation.

Tack vare det stora antalet processer där de uppfyller flera funktioner är kinaser en av de mest studerade proteintyperna, inte bara på biokemisk nivå, utan också på strukturell, genetisk och cellnivå.

Domäner i strukturen hos enzymet pyruvato -kinas (PYK) Ett glykolytiskt enzym (källa: Thomas Splettsser (www.Skeva.com) [cc by-sa 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/3.0)] via Wikimedia Commons)

Det har fastställts att det mänskliga genomet har minst 500 gener som kodar för enzymer som tillhör gruppen av kinaser, vars "acceptorer" -substrat av fosfatgrupper kan vara kolhydrater, lipider, nukleosider, proteiner och andra typer av organiska molekyler.

Dessa enzymer klassificeras inom gruppen av fosfotransferaser (EC 2.7), och använd vanligtvis som "donator" -molekyler fosfat till höga energiföreningar som ATP, GTP, CTP och andra relaterade.

[TOC]

Egenskaper

Termen "kinas", som nämnts, hänvisar vanligtvis till alla enzymer som är ansvariga för överföringen av ATP -terminalfosfatgruppen mot en annan mottagande eller "acceptera" molekyl i fosfatgruppen.

Även om dessa enzymer väsentligen katalyserar samma reaktion av överföring av fosforylgrupper, finns det en stor mångfald bland dessa, inte bara med avseende på strukturen, utan till specificiteten hos substrat och cellvägarna som de deltar.

Generellt sett består dess struktur av p-skalade ark och α-propeller som specifikt är vikta för att bilda det aktiva stället, och nämnda aktivt ställe innehåller vanligtvis positivt laddade joner (katjoner) som stabiliserar de negativa belastningarna för fosfatgrupper som de överför överför.

På den aktiva eller nära detta finns det två korsningsställen för substrat: ett för ATP eller fosfatgruppens donatormolekyl och en annan för underlaget som kommer att fosforyleras.

Den allmänna reaktionen av dessa enzymer (fosforylering) kan övervägas enligt följande:

ATP + substrat → ADP + fosforylerat substrat

Där ATP donerar fosfatgruppen som vinner underlaget.

Grabbar

Enligt klassificeringen av nomenklaturkommittén för International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IBMB) finns kinaserna i gruppen fosfotransferaser (EC. 2.7, enzymer som överför grupper som innehåller fosfor), som i sin tur är uppdelade i cirka 14 klasser (EC 2.7.1 - EC 2.7.14).

Kan tjäna dig: Heteros: Förbättring av djur, i växter, människa

De grundläggande skillnaderna mellan dessa 14 typer av fosfotransferaser är relaterade till den kemiska naturen hos "acceptormolekylen i fosfatgruppen som de överför (eller med arten av den del av molekylen som fosfatgruppen får).

Inom denna kategori (fosfotransferasenzymer) finns det också några enzymer som överför fosfater men inte använder ATP -molekyler såsom "givare", men använd oorganiska fosfater.

I allmänhet beskrivs dessa klasser på följande sätt:

Ec 2.7.1: Fosfotransferasenzymer som har en fosfatgrupp accepterar en alkohol

Detta är en av de viktigaste grupperna för energimetabolismen hos många organismer, eftersom den innehåller de enzymer som är ansvariga för fosforylering av kolhydrater och deras derivat, såsom glukos, galaktos, fruktos, mannosa, glykosamin, ribos och ribulösa, xylos, glycerol , Pyruvate, Mevalonato, Arabinosa, Inositol, bland många andra.

Exempel på dessa vanliga enzymer är hexokinas, glykinas, fosfofrucerachinas och pyruvato -kinas, som är direkt involverade i den glykolytiska vägen som ansvarar för oxidationen av glukos för produktion av energi i form av ATP.

Ec 2.7.2: Fosfotransferasenzymer som har en karboxylgrupp som en acceptor av fosfatet

Inom denna typ av flinas- eller fosfotransferasenzymer är enzymer som överför fosfatgrupper till delar av molekyler med karboxigrupper, såsom acetat, karbamat, aspartat, fosfoglycerat, bland andra.

Ec 2.7.3: fosfotransferasenzymer som har en kväveatom som en acceptor av fosfat

Metaboliskt sett är denna grupp av enzymer också av stor betydelse, eftersom de är ansvariga för överföring av fosfatgrupper till molekyler såsom kreatinin, arginin, glutamin, guanidin-acetat, etc.

Ec 2.7.4: Fosfotransferasenzymer som har som en acceptor av fosfatgruppen en annan fosfatgrupp

Mycket av enzymerna i denna grupp arbetar i regleringen av bildning eller hydrolys av höga energiföreningar såsom ATP, GTP, CTP och andra, eftersom de är ansvariga för tillägg, borttagning eller utbyte av fosfatgrupper mellan denna typ av molekyler eller dess föregångare.

De deltar också i överföringen av fosfatgrupper mot andra tidigare fosforylerade molekyler, som kan vara av lipid natur, kolhydrater eller härledda från dessa.

Exempel på dessa viktiga enzymer är kinasadenylatet, nukleosidfosfatkinaset, nukleosid -tryposfatadenylatkinaset, UMP/CMP -kinas och farnesilfosfatkinas, etc.

Ec 2.7.6: Diposfotransferasenzymer

Diposfotransferaser katalyserar överföringen av två fosfatgrupper samtidigt mot samma substrat. Exempel på dessa enzymer är ribos-fosfat defosfokinas, defosfokinas tiamin och defosfokinas GTP, som är ett viktigt enzym i metabolismen av purinerna.

Kan tjäna dig: sfingomyeline: vad är, struktur, funktioner, syntes

Ec 2.7.7: Specifika nukleotidfosfotransansferasenzymer (fosfotransferasnukleotider)

Fosfotransferasnukleidos deltar i många cellulära processer involverade i aktivering och inaktivering av andra proteiner och enzymer, liksom i vissa DNA -reparationsmekanismer.

Dess funktion är att överföra nukleotider, vanligtvis monofosfat nukleotider av olika kvävebaser. I denna typ av enzymer finns DNA- och RNA-polymeraser (både DNA och beroende RNA), UDP-glukosa 1-fosfat uridiltransferas, bland andra.

Ec 2.7.8: Enzymer som överför fosfatgrupper med substitutioner

Denna klass har betydande funktioner i lipidmetabolismvägar, särskilt i sin syntes. De ansvarar för överföringen av fosforylerade molekyler (fosfater med substitutioner) mot andra "acceptormolekyler".

Exempel på denna grupp av enzymer är fosfotransferas etanolamin, diacylglycerol colina fosfotransferas, sfingomyeline syntas, etc.

Ec 2.7.9: Fosfotransferasenzymer med parade acceptorer

Dessa enzymer använder en enda fosfatgruppsgivare (ATP eller relaterad) för fosforylat Två olika acceptormolekyler. Disbuff fosfatpyruvat (PPDK) och fosfoglucano -dicinas är exempel på dessa enzymer.

Fosfotransferaser som fosforylerar aminosyrarester av olika typer av proteiner

Ec 2.7.10: Protein-lyrosinkinaser

Protein-pyrosinkinaserna är enzymer som katalyserar överföringen av fosfatgrupper specifikt till tyrosinrester i polypeptidkedjor av olika typer av protein acceptorer.

Ec 2.7.11: Protein-serin/Treoninkinaser

Precis som protein-pyrosinkinaserna, katalyserar denna grupp av enzymer överföring av fosfatgrupper till serin- eller treoninavfall i andra proteiner.

Ett känt exempel på dessa proteiner är familjen av kinas C -proteiner, som deltar på flera sätt, men särskilt i lipidmetabolism.

Denna grupp inkluderar också många cykliska AMP -beroende proteiner och cyklisk GMP, med viktiga konsekvenser för cellulär differentiering, tillväxt och kommunikation.

Ec 2.7.12: Kinaser är dubbla specificitet (som kan verka både i serin/treonin- och tyrosinavfall)

Mitogen -aktiverade kinaserproteiner (MAPKK) är en del av denna grupp av enzymer som kan otydligt Seine, Treonine eller tyrosinavfall med andra kinasproteiner.

Histidin Mutkish (EC 2.7.13) och protein-argininkinaser (EC 2.7.14)

Det finns andra kinasproteiner som kan överföra fosfatgrupper till histidin- och argininrester i vissa typer av proteiner och dessa är kinasproteiner och protein-argininkinaser.

Andra former av klassificering

Enligt olika författare kan kinaserna klassificeras bättre beroende på vilken typ av substrat de använder som en fosfatgruppsacceptor.

Kan tjäna dig: nukleosid: egenskaper, struktur och tillämpningar

Andra anser att det bästa sättet att klassificera dessa enzymer är enligt strukturen och egenskaperna för deras aktiva plats, det vill säga enligt konformationen och närvaron av joner eller vissa molekyler i samma.

Enligt typen av substrat kan kinaser klassificeras som cinasprotein (som fosforylat andra proteiner), lipa -kinaser (som fosforylatlipider), kolhydratkinaser (som fosforylat olika typer av kolhydrater), fosfororera nukleosid (vilka fosforeling nukleosider), etc.

Funktioner

Enzymerna i kinasgruppen är allestädes närvarande och en enda cell kan hysa hundratals olika typer, katalysera reaktioner på flera cellvägar.

Dess funktioner kan vara mycket olika:

-De deltar i flera processer för cellsignalering och kommunikation, särskilt kinasproteiner, som katalyserar på varandra följande fosforylering av andra kinasproteiner (fosforyleringsvattenfall) som svar på inre och yttre stimuli.

-Vissa av dessa proteiner med enzymatisk aktivitet har centrala funktioner i kolhydratmetabolism, lipider, nukleotider, vitaminer, kofaktorer och aminosyror. Till exempel deltar inget mer i glykolys minst 4 kinaser: hexokinas, fosfofrucerachinas, fosfoglyceratkinas och pyruvatkinas.

-Bland signalfunktionerna är kinaser involverade i processerna för reglering av genetiskt uttryck, muskelkontraktion och antibiotikaresistens i olika typer av levande organismer.

-Putter-Chinase-proteiner har funktioner i regleringen av många signaltransduktionsvägar som är relaterade till utveckling och kommunikation i multicellulära metazos.

-Modifieringen av fosforyleringsproteiner (i andra cellulära sammanhang än cellsignalering) är ett viktigt element i regleringen av aktiviteten hos stora mängder enzymer som deltar i olika metaboliska processer. Sådant är exemplet på regleringen av cellcykeln av många kinasberoende proteiner.

-Lipidfosforillär kinaser är viktiga för ombyggnadsprocesserna för cellmembran, samt syntes och bildning av nya membran.

Referenser

1. Kinder., Zhang, h., & Grishin, n. V. (2002). Sekvens och strukturklassificering av kinaser. Journal of Molecular Biology, 2836(02), 855-881.
2. Cooper, J. (2018). Britannica Encyclopaedia. Hämtad från Britannica.com
3. Da silva, g. (2012). Framsteg i proteinkinaser. Rijaka, Kroatien: Intech Open.
4. Krebs, E. (1983). Historiska perspektiv på proteinfosforylering och ett klassificeringssystem för proteinkinaser. Phil. Trans. R. Soc. Lond. B, 302, 3-11.
5. Krebs, E. (1985). Fosforylering av proteiner: En viktig mekanism för biologisk reglering. Biokemiska samhälle transaktioner, 13, 813-820.
6. Nomenklaturkommittén för International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IBMB). (2019). Hämtad från QMUL.Växelström.Storbritannien