Det kinaser eller kinaserDe er proteiner med enzymatisk aktivitet, der er ansvarlige for at katalysere overførslen af phosphatgrupper (PO4-3) til forskellige typer molekyler. De er ekstremt almindelige enzymer i naturen, hvor de udfører transcendentale funktioner for levende organismer: de deltager i stofskifte, i signalering og også i cellulær kommunikation..
Takket være det store antal processer, hvor de udfører flere funktioner, er kinaser en af de mest undersøgte typer proteiner, ikke kun på det biokemiske niveau, men også på det strukturelle, genetiske og cellulære niveau.
Det er blevet bestemt, at det humane genom har mindst 500 gener, der koder for enzymer, der hører til gruppen af kinaser, hvis "acceptor" -substrater af phosphatgrupper kan være kulhydrater, lipider, nukleosider, proteiner og andre typer organiske molekyler..
Disse enzymer er klassificeret inden for gruppen af phosphotransferaser (EC 2.7) og bruger normalt som "donormolekyler" af phosphatgrupper højenergiforbindelser såsom ATP, GTP, CTP og andre relaterede.
Artikelindeks
Udtrykket "kinase" henviser, som det er blevet kommenteret, almindeligvis til alle enzymer, der er ansvarlige for overførslen af den terminale phosphatgruppe i ATP til en anden receptor eller "acceptor" -molekyle i phosphatgruppen..
På trods af at disse enzymer katalyserer i det væsentlige den samme phosphorylgruppeoverføringsreaktion, er der stor mangfoldighed blandt dem, ikke kun med hensyn til struktur, men også i substraternes specificitet og de cellulære veje, de deltager i..
Generelt er dets struktur sammensat af β-foldede ark og α-helices, der foldes specifikt for at danne det aktive sted, og det aktive sted indeholder normalt positivt ladede ioner (kationer), der stabiliserer de negative ladninger af de phosphatgrupper, der overføres.
To bindingssteder for substrater findes ved eller tæt på det aktive sted: et til ATP eller phosphatgruppedonormolekylet og et til substratet, der skal phosphoryleres..
Den generelle reaktion af disse enzymer (phosphorylering) kan ses som følger:
ATP + substrat → ADP + phosphoryleret substrat
Hvor ATP donerer den fosfatgruppe, som substratet vinder.
I henhold til klassificeringen af Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB) findes kinaser i gruppen af phosphotransferaser (EC. 2.7, enzymer, der overfører phosphorholdige grupper), som er opdelt i drej, i ca. 14 klasser (EC 2.7.1 - EC 2.7.14).
De grundlæggende forskelle mellem disse 14 klasser af phosphotransferaser er relateret til den kemiske natur af "acceptormolekylet" i den phosphatgruppe, som de overfører (eller naturen af den del af molekylet, der modtager phosphatgruppen)..
Inden for denne kategori (phosphotransferaseenzymer) er der også nogle enzymer, der overfører phosphatgrupper, men ikke bruger ATP-molekyler som en "donor", men i stedet bruger uorganiske phosphater..
Generelt er disse klasser beskrevet som følger:
Dette er en af de vigtigste grupper for energimetabolismen i mange organismer, da den indeholder de enzymer, der er ansvarlige for phosphoryleringen af kulhydrater og deres derivater, såsom glucose, galactose, fruktose, mannose, glucosamin, ribose og ribulose, xylose, glycerol , pyruvat, mevalonat, arabinose, inositol, blandt mange andre.
Eksempler på disse almindelige enzymer er hexokinase, glucokinase, phosphofructokinase og pyruvatkinase, som er direkte involveret i den glykolytiske vej, der er ansvarlig for oxidationen af glucose til produktion af energi i form af ATP.
Inden for denne klasse af kinase- eller phosphotransferaseenzymer er enzymerne, der overfører phosphatgrupper til dele af molekyler med carboxylgrupper, såsom acetat, carbamat, aspartat, phosphoglycerat, blandt andre..
Metabolisk set er denne gruppe enzymer også af stor betydning, da de er ansvarlige for overførslen af fosfatgrupper til molekyler såsom kreatinin, arginin, glutamin, guanidin-acetat osv..
En stor del af enzymerne i denne gruppe fungerer i reguleringen af dannelsen eller hydrolysen af højenergiforbindelser såsom ATP, GTP, CTP og andre, da de er ansvarlige for tilsætning, fjernelse eller udveksling af fosfatgrupper mellem disse typer af molekyler eller dets forløbere.
De deltager også i overførslen af phosphatgrupper til andre tidligere phosphorylerede molekyler, der kan være lipid i naturen, kulhydrater eller derivater deraf..
Eksempler på disse vigtige enzymer er adenylatkinase, nukleosidphosphatkinase, nukleosidtriphosphatadenylatkinase, UMP / CMP-kinase og farnesylphosphatkinase osv..
Diphosphotransferaser katalyserer overførslen af to phosphatgrupper samtidigt til det samme substrat. Eksempler på disse enzymer er ribose-phosphat-diphosphokinase, thiamindiphosphokinase og GTP-diphosphokinase, som er et vigtigt enzym i metabolismen af puriner..
Nukleotidylphosphotransferaser deltager i mange cellulære processer involveret i aktivering og inaktivering af andre proteiner og enzymer såvel som i nogle DNA-reparationsmekanismer.
Dens funktion er at overføre nukleotider, generelt monophosphatnukleotider med forskellige nitrogenholdige baser. I denne klasse af enzymer er DNA- og RNA-polymeraser (både DNA- og RNA-afhængige), UDP-glucose 1-phosphaturidyltransferase, blandt andre.
Denne klasse har væsentlige funktioner i lipidmetabolismeveje, især deres syntese. De er ansvarlige for overførslen af phosphorylerede molekyler (phosphatgrupper med substitutioner) til andre "acceptormolekyler"..
Eksempler på denne gruppe af enzymer er ethanolaminphosphotransferase, diacylglycerolcholinphosphotransferase, sfingomyelin-syntase osv..
Disse enzymer bruger en enkelt fosfatgruppedonor (ATP eller beslægtet) til at phosphorylere to forskellige acceptormolekyler. Eksempler på disse enzymer er pyruvatphosphat-dikinase (PPDK) og phosphoglycan-vand-dikinase..
Proteintyrosinkinaser er enzymer, der katalyserer overførslen af phosphatgrupper specifikt til tyrosinrester i polypeptidkæder af forskellige typer proteinacceptorer..
Ligesom proteintyrosinkinaser katalyserer denne gruppe enzymer overførslen af phosphatgrupper til serin- eller threoninrester i andre proteiner..
Et kendt eksempel på disse proteiner er familien af proteinkinaser C, som deltager i flere veje, men især i lipidmetabolisme..
Også inkluderet i denne gruppe er mange cykliske AMP og cykliske GMP-afhængige proteinkinaser med vigtige implikationer for celledifferentiering, vækst og kommunikation.
Mitogen-aktiverede proteinkinasekinaser (MAPKK) er en del af denne gruppe enzymer, der er i stand til ombytteligt at phosphorylere serin-, threonin- eller tyrosinrester fra andre proteinkinaser..
Der er andre proteinkinaser, der er i stand til at overføre phosphatgrupper til histidin- og argininrester i nogle typer proteiner, og disse er protein-histidinkinaser og protein-argininkinaser..
Ifølge forskellige forfattere kan kinaser klassificeres bedre efter den type substrat, de bruger som en phosphatgruppeacceptor..
Andre mener, at den bedste måde at klassificere disse enzymer er på grund af strukturen og karakteristikaene for deres aktive sted, det vil sige i overensstemmelse med konformationen og tilstedeværelsen af ioner eller visse molekyler i den..
Afhængigt af typen af substrat kan kinaser klassificeres som proteinkinaser (som phosphorylerer andre proteiner), lipidkinaser (hvilke phosphorylerer lipider), kulhydratkinaser (som phosphorylerer forskellige typer kulhydrater), nukleosidphosphorylaser (hvilke phosphorylerer nukleosider) osv..
Kinasegruppenzymer er allestedsnærværende og en enkelt celle kan være vært for hundreder af forskellige typer, der katalyserer reaktioner på flere cellulære veje..
Dens funktioner kan være meget forskellige:
-De deltager i flere cellulære signal- og kommunikationsprocesser, især proteinkinaser, som katalyserer den på hinanden følgende phosphorylering af andre proteinkinaser (phosphoryleringskaskader) som reaktion på interne og eksterne stimuli..
-Nogle af disse proteiner med enzymatisk aktivitet har centrale funktioner i metabolismen af kulhydrater, lipider, nukleotider, vitaminer, kofaktorer og aminosyrer. For eksempel involverer intet andet i glykolyse mindst 4 kinaser: hexokinase, phosphofructokinase, phosphoglyceratkinase og pyruvatkinase..
-Blandt signalfunktionerne er kinaser involveret i processerne til regulering af genekspression, muskelsammentrækning og resistens over for antibiotika i forskellige typer levende organismer.
-Protein-tyrosinkinaser spiller en rolle i reguleringen af mange signaltransduktionsveje, der er relateret til udvikling og kommunikation i multicellulære metazoans..
-Modifikationen af proteiner ved phosphorylering (i andre cellulære sammenhænge end cellulær signalering) er et vigtigt element i reguleringen af aktiviteten af et stort antal enzymer, der deltager i forskellige metaboliske processer. Sådan er eksemplet med cellecyklusregulering af mange kinaseafhængige cyclinproteiner..
-Kinaser, der er i stand til at phosphorylere lipider, er essentielle for ombygningsprocesser af cellemembraner såvel som for syntese og dannelse af nye membraner.
Endnu ingen kommentarer