İZOMERAZLAR: SÜREÇLER, FONKSIYONLAR, ISIMLENDIRME VE ALT SINIFLAR - BIYOLOJI - 2025

İzomerazlar yapısal veya konumsal izomerleri ve farklı molekül stereoizomerlerinin düzenlemesi yer alan enzimlerin bir sınıfıdır. Hemen hemen tüm hücresel organizmalarda bulunurlar ve çeşitli bağlamlarda işlevleri yerine getirirler.

Bu sınıftaki enzimler, bazılarının kofaktörler, iyonlar ve diğerleri ile kovalent olarak ilişkilendirilebilmesine rağmen, tek bir substrat üzerinde hareket eder. Dolayısıyla genel reaksiyon şu şekilde görülebilir:

XY → YX

Bu enzimler tarafından katalize edilen reaksiyonlar, bağların dahili bir yeniden düzenlenmesini içerir; bu, işlevsel grupların konumunda, karbonlar arasındaki çift bağların konumunda, substratın moleküler formülünde değişiklikler olmaksızın, değişiklikler anlamına gelebilir.

İzopentenil pirofosfatın dimetilalil pirofosfata izomerizasyonunu katalize eden İzopentenil Pirofosfat İzomerazın etki mekanizması (Kaynak: Yjlu22, Wikimedia Commons aracılığıyla)

İzomerazlar, metabolik yolları, hücresel bölünmeyi, DNA replikasyonunu birkaç isim olarak dahil etmenin mümkün olduğu çok çeşitli biyolojik süreçlerde çeşitli işlevleri yerine getirir.

İzomerazlar, farklı tipte karbonhidratların izomerlerini birbirine dönüştürme yetenekleri sayesinde şurupların ve diğer şekerli yiyeceklerin üretiminde endüstriyel olarak kullanılan ilk enzimlerdi.

Katıldıkları biyolojik süreçler

İzomerazlar, çok sayıda hayati hücresel sürece katılır. Bunlardan en önemlileri, topoizomerazlar tarafından katalize edilen DNA replikasyonu ve paketlemesidir. Bu olaylar, nükleik asit replikasyonu ve hücre bölünmesinden önce yoğunlaşması için çok önemlidir.

Hücredeki merkezi metabolik yollardan biri olan glikoliz, en az üç izomerik enzim, yani fosfoglukoz izomeraz, trioz fosfat izomeraz ve fosfogliserat mutaz içerir.

Galaktoz katabolizma yolunda UDP-galaktozun UDP-glikoza dönüşümü, bir epimerazın hareketiyle gerçekleştirilir. İnsanlarda bu enzim, UDP-glikoz 4-epimeraz olarak bilinir.

Protein katlanması, doğadaki birçok enzimin işlevi için gerekli bir süreçtir. Protein-disülfür izomeraz enzimi, substrat olarak kullandığı moleküllerdeki konumlarını değiştirerek disülfür köprüleri içeren proteinlerin katlanmasına yardımcı olur.

Özellikleri

İzomeraz sınıfına ait enzimlerin ana işlevi, bir alt tabakayı, metabolik bir yolda aşağı akıştaki enzimler tarafından daha fazla işlenmeye yatkın hale getirmek için küçük bir yapısal değişiklik yoluyla dönüştürmek olarak görülebilir. Örneğin.

İzomerizasyonun bir örneği, 3-fosfogliseratın 2-fosfogliserata dönüştürülmesi için 3-fosfogliseratın 3. pozisyondaki fosfat grubundan 2. pozisyondaki karbona, glikolitik yoldaki enzim fosfogliserat mutaz tarafından katalize edilerek daha yüksek enerjili bir bileşik oluşturan değişimdir. enolazın fonksiyonel bir substratı olan.

terminoloji

İzomerazların sınıflandırılması, 1961'de Enzim Komisyonu tarafından önerilen enzimlerin sınıflandırılması için genel kuralları izler ve burada her bir enzim, sınıflandırması için sayısal bir kod alır.

Bahsedilen koddaki sayıların konumu, sınıflandırmadaki bölümlerin veya kategorilerin her birini belirtir ve bu sayıların başında "EC" harfleri bulunur.

İzomerazlar için, birinci sayı enzim sınıfını temsil eder, ikincisi gerçekleştirdikleri izomerizasyon tipini ve üçüncüsü üzerinde etki ettikleri substratı gösterir.

İzomeraz sınıfının terminolojisi EC.5'tir. Yedi alt sınıfa sahiptir, bu nedenle EC.5.1'den EC.5.6'ya kadar kodlu enzimler bulunacaktır. Çeşitli izomeraz fonksiyonlarına sahip enzimleri içerdiği için kodu EC.5.99 olan "diğer izomerazlar" olarak bilinen izomerazların altıncı bir "alt sınıfı" vardır.

Alt sınıfların tanımı, esas olarak bu enzimlerin gerçekleştirdiği izomerizasyon türüne göre yapılır. Buna rağmen, rasemazlar, epimerazlar, cis-trans-izomerazlar, izomerazlar, tatomerazlar, mutazlar veya siklo izomerazlar gibi isimler de alabilirler.

Alt sınıflar

İzomeraz ailesi içinde 7 enzim sınıfı vardır:

EC.5.1 Rasemazlar ve epimerazlar

Α-karbonun konumuna bağlı olarak rasemik karışımların oluşumunu katalize ederler. Amino asitler ve türevler (EC.5.1.1), hidroksi asit grupları ve türevleri (EC.5.1.2), karbonhidratlar ve türevler (EC.5.1.3) ve diğerleri (EC.5.1.99) üzerinde etkili olabilirler.

EC.5.2

Farklı moleküllerin cis ve trans izomerik formları arasındaki dönüşümü katalize ederler.

EC.5.3 Molekül içi izomerazlar

Bu enzimler, aynı moleküldeki iç kısımların izomerizasyonundan sorumludur. Elektron vericisinin ve alıcısının aynı molekül olduğu redoks reaksiyonlarını gerçekleştirenler vardır, bu nedenle oksidoredüktazlar olarak sınıflandırılmazlar.

Aldozları ve ketozları (EC.5.3.1), keto ve enol grupları (EC.5.3.2) üzerinde dönüştürerek, CC çift bağlarının (EC.5.3.3), SS disülfür bağlarının ( EC.5.3.4) ve diğer "oksidoredüktazlar" (EC.5.3.99).

EC.5.4 İntramoleküler transferazlar (mutazlar)

Bu enzimler, aynı molekül içindeki çeşitli grupların konumsal değişikliklerini katalize eder. Hareket ettikleri grubun türüne göre sınıflandırılırlar.

Fosfomutazlar (EC.5.4.1), amino gruplarını aktaranlar (EC.5.4.2), hidroksil gruplarını aktaranlar (EC.5.4.3) ve diğer grup türlerini aktaranlar (EC.5.4.1) vardır. 99).

EC.5.5 Molekül içi liyazlar

Bir molekülün parçası olan, ancak yine de ona kovalent olarak bağlı olan bir grubun "eliminasyonunu" katalize ederler.

EC.5.6 Makromoleküler yapıyı değiştiren izomerazlar

Polipeptitlerin (EC.5.6.1) veya nükleik asitlerin (EC.5.6.2) yapısını değiştirerek hareket edebilirler.

EC.5.99 Diğer izomerazlar

Bu alt sınıf, Tiyosiyanat izomeraz ve 2-hidroksikrom-2-karboksilat izomeraz gibi enzimleri bir araya getirir.

Referanslar

1. Adams, E. (1972). Amino Asit Rasemazları ve Epimerazlar. Enzimler, 6, 479–507.
2. Boyce, S. ve College, T. (2005). Enzim Sınıflandırması ve İsimlendirme. Yaşam Bilimleri Ansiklopedisi, 1–11.
3. Cai, CZ, Han, LY, Ji, ZL ve Chen, YZ (2004). Destek Vektör Makineleri ile Enzim Ailesi Sınıflandırması. Proteinler: Yapı, İşlev ve Biyoinformatik, 55, 66-76.
4. Dugave, C. ve Demange, L. (2003). Organik Moleküllerin ve Biyomoleküllerin Cis - Trans İzomerizasyonu: Çıkarımlar ve Uygulamalar. Chemical Reviews, 103, 2475-2532.
5. Britanika Ansiklopedisi. (2018). 3 Mart 2019 tarihinde britannica.com'dan alındı
6. Freedman, RB, Hirst, TR ve Tuite, MF (1994). Protein disülfür izomeraz: protein katlanmasında köprüler inşa eder. TIBS, 19, 331–336.
7. Murzin, A. (1996). Proteinlerin yapısal sınıflandırması: yeni süper aileler Alexey G Murzin. Proteinlerin Yapısal Sınıflandırılması: Yeni Üst Aileler, 6, 386-394.
8. Nelson, DL ve Cox, MM (2009). Biyokimyanın Lehninger İlkeleri. Omega Editions (5. baskı).
9. Uluslararası Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Birliği (NC-IUBMB) İsimlendirme Komitesi. (2019). Qmul.ac.uk adresinden kurtarıldı
10. Thoden, JB, Frey, PA ve Holden, HM (1996). Escherichia coli'den UDP-galaktoz 4-Epimerazın NADH / UDP-glikoz Abortif Kompleksinin Moleküler Yapısı: Katalitik Mekanizma için Çıkarımlar. Biyokimya, 35, 5137-5144.