التحويلات: العمليات والوظائف والتسميات والفئات الفرعية - مادة الاحياء - 2025

إن التحويلات عبارة عن إنزيمات تنقل مجموعات وظيفية من ركيزة تعمل كمانح إلى آخر يعمل كمستقبل. تتضمن معظم عمليات التمثيل الغذائي الضرورية للحياة إنزيمات ترانسفيراز.

تم توثيق الملاحظة الأولى للتفاعلات المحفزة بواسطة هذه الإنزيمات في عام 1953 من قبل الدكتور RK Morton ، الذي لاحظ انتقال مجموعة الفوسفات من الفوسفاتيز القلوي إلى β-galactosidase الذي يعمل كمستقبل لمجموعة الفوسفات.

Glycine N-methyltransferase (المصدر: جواهر سواميناثان وموظفو MSD في المعهد الأوروبي للمعلومات الحيوية عبر ويكيميديا ​​كومنز)

يتم إجراء تسمية إنزيمات الترانسفيراز عمومًا وفقًا لطبيعة الجزيء الذي يقبل المجموعة الوظيفية في التفاعل ، على سبيل المثال: DNA-methyltransferase ، Glutathione-transferase ، 1،4-α-glucan 6-α-glucosyltransferase ، من بين أمور أخرى.

إنزيمات الترانسفير هي إنزيمات ذات أهمية تقنية حيوية ، خاصة في صناعة الأغذية والأدوية. يمكن تعديل جيناتها لأداء أنشطة محددة في الكائنات الحية ، وبالتالي المساهمة بشكل مباشر في صحة المستهلك ، بما يتجاوز الفوائد الغذائية.

عقاقير البريبايوتيك للنباتات المعوية غنية بالنقل ، لأنها تشارك في تكوين الكربوهيدرات التي تساعد على نمو وتطور الكائنات الحية الدقيقة المفيدة في الأمعاء.

تؤدي أوجه القصور والأضرار الهيكلية والانقطاعات في العمليات التي تحفزها الترانسالات إلى تراكم المنتجات داخل الخلية ، ولهذا السبب ترتبط العديد من الأمراض والأمراض المختلفة بمثل هذه الإنزيمات.

يؤدي خلل في الترانسفيزات إلى أمراض مثل الجالاكتوز في الدم ، ومرض الزهايمر ، ومرض هنتنغتون ، من بين أمراض أخرى.

العمليات البيولوجية التي يشاركون فيها

من بين العدد الكبير من عمليات التمثيل الغذائي التي تشارك فيها الترانسالات ، التخليق الحيوي للجليكوزيدات واستقلاب السكريات بشكل عام.

إن إنزيم الجلوكوترانسفيراز مسؤول عن اقتران مستضدات A و B على سطح خلايا الدم الحمراء. تنشأ هذه الاختلافات في ارتباط مولد الضد من تعدد الأشكال للأحماض الأمينية Pro234Ser للهيكل الأصلي لـ B-transferases.

يشارك الجلوتاثيون- S- ترانسفيراز في الكبد في إزالة السموم من خلايا الكبد ، مما يساعد على حمايتها من أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) والجذور الحرة وبيروكسيدات الهيدروجين التي تتراكم في السيتوبلازم الخلوي وهي شديد السمية.

Glutathione-S-Transferase (المصدر: جواهر سواميناثان وموظفو MSD في المعهد الأوروبي للمعلومات الحيوية عبر ويكيميديا ​​كومنز)

يحفز Aspartate carbamoyl transferase التخليق الحيوي للبيريميدين في عملية التمثيل الغذائي للنيوكليوتيدات ، والمكونات الأساسية للأحماض النووية والجزيئات عالية الطاقة المستخدمة في العمليات الخلوية المتعددة (مثل ATP و GTP ، على سبيل المثال).

تشارك عمليات النقل بشكل مباشر في تنظيم العديد من العمليات البيولوجية عن طريق إسكات تسلسل الحمض النووي بواسطة الآليات اللاجينية التي تشفر المعلومات اللازمة لتخليق العناصر الخلوية.

يحفظ هيستون أسيتيل ترانسفيراز أسيتيلات بقايا ليسين على هيستون عن طريق نقل مجموعة أسيتيل من جزيء أسيتيل- CoA. هذا الأستلة يحفز تنشيط النسخ المرتبط بفك أو استرخاء الكروماتين الحقيقي.

تحفز ناقلات فسفوتانسفيراز نقل مجموعات الفوسفات في جميع السياقات الأيضية الخلوية على الأرجح. له دور مهم في فسفرة الكربوهيدرات.

تحفز aminotransferases النقل القابل للانعكاس للمجموعات الأمينية من الأحماض الأمينية إلى oxacids ، وهي واحدة من العديد من تحولات الأحماض الأمينية التي تتوسط فيها الإنزيمات المعتمدة على فيتامين B6.

المميزات

تحفز التحويلات حركة المجموعات الكيميائية من خلال إنجاز التفاعل الموضح أدناه. في المعادلة التالية يمثل الحرف "X" الجزيء المانح للمجموعة الوظيفية "Y" ويعمل "Z" كمستقبل.

XY + Z = X + YZ

هذه هي الإنزيمات ذات العناصر الكهربية والنووية القوية في تكوينها ؛ هذه العناصر مسؤولة عن قدرة نقل الإنزيم.

المجموعات التي يتم تعبئتها بواسطة الترانسالات هي عمومًا بقايا الألدهيد والكيتون ، الأسيل ، الجلوكوزيل ، الألكيل ، المجموعات النيتروجينية والغنية بالنيتروجين ، الفوسفور ، المجموعات المحتوية على الكبريت ، من بين مجموعات أخرى.

التسمية

يتبع تصنيف الترانسفيزات القواعد العامة لتصنيف الإنزيمات التي اقترحتها لجنة الإنزيمات في عام 1961. وفقًا للجنة ، يتلقى كل إنزيم رمزًا رقميًا لتصنيفه.

يشير موضع الأرقام في الكود إلى كل قسم من الأقسام أو الفئات في التصنيف ويسبق هذه الأرقام الأحرف "EC".

في تصنيف الترانسالات ، يمثل الرقم الأول فئة الإنزيم ، والرقم الثاني يرمز إلى نوع المجموعة التي ينقلونها ، ويشير الرقم الثالث إلى الركيزة التي يعملون عليها.

تسميات فئة الترانسفير هي EC.2. يحتوي على عشرة فئات فرعية ، لذلك توجد إنزيمات برمز من EC.2.1 إلى EC.2.10. يتكون كل دلالة للفئة الفرعية بشكل أساسي وفقًا لنوع المجموعة التي تنقل الإنزيم.

الفئات الفرعية

الفئات العشرة من الإنزيمات ضمن عائلة الترانسفيراز هي:

EC.2.1 مجموعات نقل من ذرة كربون

يقومون بنقل المجموعات التي تحتوي على كربون واحد. ميثيل ترانسفيراز ، على سبيل المثال ، ينقل مجموعة الميثيل (CH3) إلى القواعد النيتروجينية للحمض النووي. تنظم إنزيمات هذه المجموعة مباشرة ترجمة الجينات.

EC.2.2 نقل مجموعات الألدهيد أو الكيتون

يقومون بتعبئة مجموعات الألدهيد ومجموعات الكيتون التي تحتوي على السكريات كمجموعات مستقبلات. يمثل Carbamyltransferase آلية لتنظيم وتركيب البيريميدين.

EC.2.3 ترانسفيرازات الأسيل

تنقل هذه الإنزيمات مجموعات الأسيل إلى مشتقات الأحماض الأمينية. يقوم Peptidyltransferase بالتكوين الأساسي للروابط الببتيدية بين الأحماض الأمينية المجاورة أثناء عملية الترجمة.

EC.2.4 Glycosyltransferases

إنها تحفز تكوين روابط جليكوسيدية باستخدام مجموعات سكر الفوسفات كمجموعات مانحة. تقدم جميع الكائنات الحية تسلسلات الحمض النووي لـ glycosyltransferases ، لأنها تشارك في تخليق الدهون السكرية والبروتينات السكرية.

EC.2.5 نقل مجموعات الألكيل أو الأريل بعيداً عن مجموعات الميثيل

يقومون بتعبئة مجموعات ألكيل أو أريل (بخلاف CH3) مثل مجموعات ثنائي ميثيل ، على سبيل المثال. من بينها الجلوتاثيون ترانسفيراز ، الذي تم ذكره سابقًا.

EC.2.6 مجموعات النيتروجين المنقولة

تقوم إنزيمات هذه الفئة بنقل مجموعات النيتروجين مثل -NH2 و -NH. تشمل هذه الإنزيمات ناقلات الأمين و transaminases.

EC.2.7 مجموعات النقل المحتوية على مجموعات الفوسفات

أنها تحفز الفسفرة من الركائز. بشكل عام ، تكون ركائز هذه الفسفرات عبارة عن سكريات وأنزيمات أخرى. ينقل Phosphotransferases السكريات إلى الخلية ، وفي نفس الوقت يفسفرها.

EC.2.8 مجموعات النقل المحتوية على الكبريت

وتتميز بتحفيز نقل المجموعات التي تحتوي على الكبريت في بنيتها. ينتمي الإنزيم المساعد A transferase إلى هذه الفئة الفرعية.

EC.2.9 مجموعات النقل المحتوية على السيلينيوم

تُعرف عادةً باسم seleniotransferases. تقوم هذه المجموعات بتعبئة مجموعات L-seril لنقل RNAs.

EC.2.10 مجموعات نقل تحتوي إما على الموليبدينوم أو التنجستن

تنقل التحويلات الخاصة بهذه المجموعة المجموعات التي تحتوي على الموليبدينوم أو التنجستن إلى جزيئات لها مجموعات كبريتيد كمستقبلات.

المراجع

1. Alfaro، JA، Zheng، RB، Persson، M.، Letts، JA، Polakowski، R.، Bai، Y.،… & Evans، SV (2008). تتعرف فصيلة الدم ABO (H) A و B glycosyltransferases على الركيزة عبر تغييرات توافقية محددة. مجلة الكيمياء البيولوجية ، 283 (15) ، 10097-10108.
2. أراندا موراتالا ، ج. (2015). دراسة حسابية لأنواع DNA-Methyltransferases. تحليل الآلية اللاجينية لمثيلة الحمض النووي (رسالة الدكتوراه ، جامعة فالنسيا-إسبانيا).
3. ارمسترونج ، RN (1997). هيكل وآلية التحفيز وتطور نقل الجلوتاثيون. البحث الكيميائي في علم السموم، 10 (1) ، 2-18.
4. أزنار كانو ، إي. (2014). دراسة العاثيات من »هيليكوباكتر بيلوري» بالطرق المظهرية والجينية (أطروحة الدكتوراه ، جامعة كومبلوتنسي في مدريد)
5. بويس ، س. ، وتيبتون ، كيه إف (2001). تصنيف الانزيم والتسمية. eLS.
6. Bresnick ، ​​E. ، & Mossé ، H. (1966). Aspartate carbamoyltransferase من كبد الفئران. مجلة الكيمياء الحيوية ، 101 (1) ، 63.
7. Gagnon، SM، Legg، MS، Polakowski، R.، Letts، JA، Persson، M.، Lin، S.،… & Borisova، SN (2018). تعتبر البقايا المحفوظة Arg188 و Asp302 ضرورية للتنظيم الفعال للموقع والتحفيز في مجموعة الدم ABO (H) البشرية A و B glycosyltransferases. Glycobiology، 28 (8) ، 624-636
8. غرايمز ، دبليو جيه (1970). نقل حمض السياليك ومستويات حمض السياليك في الخلايا الطبيعية والمتحولة. الكيمياء الحيوية ، 9 (26) ، 5083-5092.
9. غرايمز ، دبليو جيه (1970). نقل حمض السياليك ومستويات حمض السياليك في الخلايا الطبيعية والمتحولة. الكيمياء الحيوية ، 9 (26) ، 5083-5092.
10. Hayes، JD، Flanagan، JU، & Jowsey، IR (2005). نقل الجلوتاثيون. Annu. القس فارماكول. توكسيكول. ، 45 ، 51-88.
11. هيرش ، إل بي ، وجينكس ، WP (1967). الإنزيم المساعد أ ، حركية الترانسفيراز وتبادل التفاعلات. مجلة الكيمياء البيولوجية ، 242 (15) ، 3468-3480
12. جينكس ، WP (1973). 11 الإنزيم أ ترانسباسيس. في الإنزيمات (المجلد 9 ، ص 483-496). الصحافة الأكاديمية.
13. Lairson، LL، Henrissat، B.، Davies، GJ، & Withers، SG (2008). ترانسفيرازات الجليكوزيل: الهياكل والوظائف والآليات. المراجعة السنوية للكيمياء الحيوية ، 77
14. Lairson، LL، Henrissat، B.، Davies، GJ، & Withers، SG (2008). ترانسفيرازات الجليكوزيل: الهياكل والوظائف والآليات. المراجعة السنوية للكيمياء الحيوية ، 77.
15. Lambalot، RH، Gehring، AM، Flugel، RS، Zuber، P.، LaCelle، M.، Marahiel، MA،… & Walsh، CT (1996). إنزيم جديد من فصيلة ترانسفيرازات فسفوبانتيثينيل. الكيمياء والبيولوجيا ، 3 (11) ، 923-936
16. مالارد ، سي ، تولكوس ، إم ، ليديتشكي ، جيه ، كامبل ، بي ، أند ريس ، س. (1999). انخفاض في نشاط مناعة الكولين أسيتيل ترانسفيراز ولكن ليس نشاط مناعة مستقبلات المسكارين م 2 في جذع الدماغ عند الرضع SIDS. مجلة أمراض الأعصاب وعلم الأعصاب التجريبي ، 58 (3) ، 255-264
17. مانيرفيك ، ب. (1985). إنزيمات إنزيمات الجلوتاثيون ترانسفيراز. التطورات في علم الإنزيمات والمجالات ذات الصلة بالبيولوجيا الجزيئية ، 57 ، 357-417
18. ميهتا ، بي كي ، هايل ، تي آي ، وكريستين ، بي (1993). aminotransferases: إثبات التنادد والانقسام إلى مجموعات فرعية تطورية. المجلة الأوروبية للكيمياء الحيوية ، 214 (2) ، 549-561
19. Monro، RE، Staehelin، T.، Celma، ML، & Vazquez، D. (1969، January). نشاط الببتيدل ترانسفيراز للريبوسومات. في ندوات كولد سبرينج هاربور حول البيولوجيا الكمية (المجلد 34 ، ص 357-368). مطبعة مختبر كولد سبرينج هاربور.
20. مونتس ، CP (2014). الانزيمات في الغذاء؟ الكيمياء الحيوية للأكل. مجلة جامعة يونام ، 15 ، 12.
21. مورتون ، آر كيه (1953). نشاط ترانسفيراز للأنزيمات المتحللة للماء. الطبيعة ، 172 (4367) ، 65.
22. Negishi، M.، Pedersen، LG، Petrotchenko، E.، Shevtsov، S.، Gorokhov، A.، Kakuta، Y.، & Pedersen، LC (2001). هيكل ووظيفة سلفوترانسفيرازات. محفوظات الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية ، 390 (2) ، 149-157
23. لجنة التسمية التابعة للاتحاد الدولي للكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية (NC-IUBMB). (2019). تم الاسترجاع من qmul.ac.uk
24. ريج ، ر. (1989). ناقلات الأمين في المرض. عيادات في الطب المخبري ، 9 (4) ، 667-687.
25. Xu ، D. ، Song ، D. ، Pedersen ، LC ، & Liu ، J. (2007). دراسة طفرية لكبريتات الهيباران 2-O-sulfotransferase وكبريتات شوندروتن 2-O-sulfotransferase. مجلة الكيمياء البيولوجية ، 282 (11) ، 8356-8367