Značilnosti, vrste, funkcije

The kinaze tudi kinazeSo beljakovine z encimsko aktivnostjo, ki so odgovorni za kataliziranje prenosa fosfatnih skupin (PO4-3) na različne vrste molekul. To so izjemno pogosti encimi v naravi, kjer izvajajo transcendentalne funkcije za žive organizme: metabolizem sodelujejo, signalizacijo in tudi v celični komunikaciji.

Zahvaljujoč velikemu številu procesov, v katerih izpolnjujejo več funkcij, so kinaze ena najbolj preučenih beljakovinskih vrst, ne le na biokemični ravni, ampak tudi na strukturni, genetski in celični ravni.

Domene strukture encimske pyruvato kinaze (pyk) glikolitični encim (vir: Thomas Splattsssser (www.Scistyle.com) [cc by-sa 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0)] prek Wikimedia Commons)

Ugotovljeno je bilo, da ima človeški genom vsaj 500 genov, ki kodirajo za encime, ki pripadajo skupini kinaz, katerih "sprejemniki" substratov fosfatnih skupin so lahko ogljikovi hidrati, lipidi, nukleozidi, beljakovine in druge vrste organskih molekul.

Ti encimi so razvrščeni v skupino fosfotransferaz (ES 2.7) in običajno uporabljamo kot "darovalce" molekul fosfat do visokoenergijskih spojin, kot so ATP, GTP, CTP in drugi povezani.

[TOC]

Značilnosti

Izraz "kinaza", kot že omenjeno, se običajno nanaša na vse encime, ki so odgovorni za prenos skupine ATP terminala fosfata v drugo sprejemanje ali "sprejemanje" molekule fosfatne skupine.

Čeprav ti encimi v bistvu katalizirajo isto reakcijo prenosa fosforilnih skupin, med njimi obstaja velika raznolikost, ne le glede strukture, temveč tudi na specifičnost substratov in celičnih poti, v katerih sodelujejo.

Na splošno je njegova struktura sestavljena iz β-poskočnih listov in α propelerjev, ki so posebej zloženi, da tvorijo aktivno mesto, in omenjeno aktivno mesto običajno vsebuje pozitivno obremenjene ione (katione), ki stabilizirajo negativne obremenitve fosfatnih skupin, ki jih prenesejo.

Na aktivnem ali blizu tega sta dve stičilni mesti za substrate: eno za ATP ali molekulo donatorja fosfatne skupine in drugo za substrat, ki bo fosforiliran.

Splošno reakcijo teh encimov (fosforilacija) je mogoče predvidevati na naslednji način:

ATP + substrat → ADP + fosforiliran substrat

Kjer ATP podari fosfatno skupino, ki zmaga na podlagi.

Fantje

Glede na klasifikacijo nomenklaturnega odbora Mednarodne zveze biokemije in molekularne biologije (NC-IBMB), kinaze najdemo v skupini fosfotransferaz (EC. 2.7, encimi, ki prenašajo skupine, ki vsebujejo fosfor), ki so razdeljene, v približno 14 razredih (ES 2.7.1 - EC 2.7.14).

Vam lahko služi: heteroza: izboljšanje pri živalih, v rastlinah, človeku

Temeljne razlike med temi 14 vrstami fosfotransferaz so povezane s kemijsko naravo molekule "sprejemnika" fosfatne skupine, ki jo prenašajo (ali z naravo dela molekule, ki ga prejme fosfatna skupina).

V tej kategoriji (encimi fosfotransferaze) obstajajo tudi nekateri encimi, ki prenašajo fosfate, vendar ne uporabljajo molekul ATP, kot je "darovalec", vendar uporabljajo anorganske fosfate.

Na splošno so ti razredi opisani na naslednji način:

ES 2.7.1: encimi fosfotransferaze, ki imajo sprejemnik fosfatne skupine kot alkohol

To je ena najpomembnejših skupin za energijsko metabolizem številnih organizmov, saj vsebuje encime, ki so odgovorni za fosforilacijo ogljikovih hidratov in njihove derivate, kot so glukoza, galaktoza, fruktoza, mannoza, glikozamin, riboza in Ribulose, Glycerolose, Glycerolose, Glycerolose, Glycerolose , Pyruvate, Mevalonato, Arabinosa, Inositol, med drugimi.

Primer teh običajnih encimov so heksokinaza, glikokinaza, fosfofrucerahinaza in piruvato kinaza, ki so neposredno vključeni v glikolitično pot, ki je odgovorna za oksidacijo glukoze za proizvodnjo energije v obliki ATP.

ES 2.7.2: encimi fosfotransferaze, ki imajo karboksilno skupino kot sprejemnik fosfata

Znotraj tovrstnih encimov flinaze ali fosfotransferaze so encimi, ki prenašajo fosfatne skupine na dele molekul s karboksi skupin, kot so acetat, karbamat, aspartat, fosfoglicerat.

ES 2.7.3: Encimi fosfotransferaze, ki imajo atom dušika kot sprejemnik fosfata

Presnovno gledano je tudi ta skupina encimov zelo pomembna, saj so odgovorni za prenos fosfatnih skupin na molekule, kot so kreatinin, arginin, glutamin, gvanidin-acetat, etc.

ES 2.7.4: encimi fosfotransferaze, ki imajo kot sprejemnik fosfatne skupine, še ena fosfatna skupina

Velik del encimov te skupine deluje pri uravnavanju tvorbe ali hidrolize visokoenergetskih spojin, kot so ATP, GTP, CTP in drugi, saj so odgovorni za dodajanje, odstranjevanje ali izmenjavo fosfatnih skupin med to vrsto molekul ali njegovi predhodniki.

Sodelujejo tudi pri prenosu fosfatnih skupin na druge prej fosforilirane molekule, ki so lahko iz lipidne narave, ogljikovih hidratov ali izhajajo iz teh.

Primer teh pomembnih encimov so kinazni adenilat, nukleozid fosfat kinaza, nukleozidna triposfat adenilat kinaza, UMP/CMP kinaza in farnezinska fosfat kinaza itd.

ES 2.7.6: encimi diposfotransferaze

Diposfotransferaze katalizirajo prenos dveh fosfatnih skupin hkrati proti isti podlagi. Primer teh encimov so riboz-fosfat defingokinaza, defosfokinaza tiamin in defosfokinaza GTP, ki je pomemben encim pri presnovi purinov.

Vam lahko služi: sfingomielin: kaj je, struktura, funkcije, sinteza

ES 2.7.7: Specifični nukleotidni fosfotransferansferazni encimi (nukleotidi fosfotransferaze)

Nukleidos fosfotransferaze sodeluje v številnih celičnih procesih, ki sodelujejo pri aktivaciji in inaktivaciji drugih beljakovin in encimov, pa tudi v nekaterih mehanizmih za popravilo DNK.

Njegova funkcija je prenos nukleotidov, običajno monofosfatnih nukleotidov različnih baz dušika. V tovrstnih encimih so DNK in RNA polimeraze (tako DNK kot odvisna RNA), UDP-glukoza 1-fosfat uridiltransferaza.

ES 2.7.8: Encimi, ki prenašajo fosfatne skupine s substitucijami

Ta razred ima pomembne funkcije na lipidnih presnovnih poteh, zlasti v svoji sintezi. Odgovorni so za prenos fosforiliranih molekul (fosfatov s substitucijami) v druge molekule "sprejemnika".

Primer te skupine encimov so fosfotransferaza etanolamin, diacilglicerol colina fosfotransferaza, sfingomielina sintaze itd.

ES 2.7.9: Encimi fosfotransferaze s seznanjenimi sprejemniki

Ti encimi uporabljajo en darovalec fosfatne skupine (ATP ali sorodno) za fosforiliranje dve različni molekuli sprejemnika. Disbuff fosfat piruvat (PPDK) in fosfoglukano dicinaza sta primeri teh encimov.

Fosfotransferaze, ki fosforilirajo aminokislinske ostanke različnih vrst beljakovin

ES 2.7.10: kinaze beljakovin-lirozin

Proteinsko-pirozin kinaze so encimi, ki katalizirajo prenos fosfatnih skupin posebej na ostanke tirozina v polipeptidnih verigah različnih vrst sprejemnikov beljakovin.

ES 2.7.11: kinaze beljakovin-serin/treonine

Tako kot beljakovinsko-pirozin kinaze tudi ta skupina encimov katalizira prenos fosfatnih skupin na serin ali treninske odpadke pri drugih beljakovinah.

Znan primer teh beljakovin je družina kinaznih C beljakovin, ki sodelujejo na več načinov, zlasti pri presnovi lipidov.

Ta skupina vključuje tudi veliko cikličnih beljakovin, odvisnih od AMP, in cikličnega GMP, s pomembnimi posledicami pri celični diferenciaciji, rasti in komunikaciji.

ES 2.7.12: Kinaze so dvojna specifičnost (ki lahko delujejo tako v serinu/treoninu kot tirozinskem odpadku)

Kinazni proteini, ki aktivirajo mitogene.

Histidin mutkish (ES 2.7.13) in beljakovinsko-argininske kinaze (ES 2.7.14)

Obstajajo drugi kinazni proteini, ki lahko prenašajo fosfatne skupine na ostanke histidina in arginina pri nekaterih vrstah beljakovin, to pa so kinazni proteini in beljakovinski argininski kinazi.

Druge oblike klasifikacije

Po mnenju različnih avtorjev lahko kinaze bolje razvrstimo glede na vrsto substrata, ki ga uporabljajo kot sprejemnik fosfatne skupine.

Vam lahko služi: nukleozid: značilnosti, struktura in aplikacije

Drugi menijo, da je najboljši način za razvrščanje teh encimov glede na strukturo in značilnosti njihovega aktivnega mesta, torej glede na konformacijo in prisotnost ionov ali določenih molekul v istem.

Glede na vrsto substrata lahko kinaze razvrstimo med beljakovine CINASE (ki fosforilirajo druge beljakovine), lipa kinaze (ki fosforilirajo lipide), ogljikove hidratne kinaze (ki fosforilate različni tipi ogljikovih hidratov), ​​fosforilce), fosforilce), fosforilce), itd.

Funkcije

Encimi skupine kinaze so po naravi vseprisotni in ena sama celica lahko nastanejo na stotine različnih vrst, katalizirajo reakcije na več celičnih poteh.

Njegove funkcije so lahko zelo raznolike:

-Sodelujejo v več procesih celične signalizacije in komunikacije, zlasti kinaznih beljakovin, ki katalizirajo zaporedno fosforilacijo drugih kinaznih beljakovin (fosforilacijski slap) kot odgovor na notranje in zunanje dražljaje.

-Nekateri od teh beljakovin z encimsko aktivnostjo imajo osrednje funkcije v presnovi ogljikovih hidratov, lipidov, nukleotidov, vitaminov, kofaktorjev in aminokislin. Na primer, nič več v glikolizi ne sodeluje vsaj 4 kinaze: heksohinaza, fosfofrucerahinaza, fosfoglicerat kinaza in piruvat kinaza.

-Med signalnimi funkcijami so kinaze vključene v procese regulacije genetske ekspresije, krčenja mišic in odpornosti na antibiotike pri različnih vrstah živih organizmov.

-Proteini putter-chinaze imajo funkcije pri regulaciji številnih poti transdukcije signala, ki so povezane z razvojem in komunikacijo v večceličnih metazojih.

-Sprememba fosforilacijskih beljakovin (v drugih celičnih okoliščinah, ki niso celična signalizacija), je pomemben element regulacije aktivnosti velikih količin encimov, ki sodelujejo v različnih presnovnih procesih. Takšen je primer regulacije celičnega cikla s številnimi beljakovinami, odvisnimi od kinaze.

-Lipidne fosforilarne kinaze so bistvene za procese preoblikovanja celičnih membran, pa tudi sintezo in tvorbo novih membran.

Reference

1. Obraz, s., Zhang, h., & Grishin, n. V. (2002). Klasifikacija zaporedja in strukture kinaz. Časopis za molekularno biologijo, 2836(02), 855-881.
2. Cooper, J. (2018). Britannica Encyclopeedia. Pridobljeno iz Britannice.com
3. Da Silva, g. (2012). Napredek v beljakovinskih kinazah. Rijaka, Hrvaška: Intech Open.
4. Krebs, e. (1983). Zgodovinske perspektive fosforilacije beljakovin in klasifikacijskega sistema za beljakovinske kinaze. Phil. Trans. R. Soc. Lond. B, 302, 3-11.
5. Krebs, e. (1985). Fosforilacija beljakovin: glavni mehanizem za biološko regulacijo. Transakcije z biokemično družbo, 13, 813-820.
6. Nomenklaturni odbor Mednarodne zveze za biokemijo in molekularno biologijo (NC-IBMB). (2019). Pridobljeno iz Qmul.AC.Združeno kraljestvo