A ligáz enzimek E.C. 6 osztályába tartoznak a szintázok és a szintetázok. Ezek szintetikus reakciókban vesznek részt, és két molekula egyesülését katalizálják, miközben egyidejűleg az ATP-ben vagy más hasonló trifoszfátban lévő difoszfátkapcsolatot bontják meg.

A szintetázokkal ellentétben, amelyek ATP-t használnak energiaforrásként a biológiai vegyületek szintézise során, a szintázok olyan ligázok, amelyek ATP energiaforrásként való felhasználása nélkül katalizálják a biológiai vegyületek szintézisét.

Ebben a cikkben pontosan megismerheted a különbséget a szintáz és a szintáz között.

Mi az a szintáz?

A szintáz olyan enzim, amely a biokémiában a szintézis folyamatát katalizálja. Ne feledjük, hogy a biológiai nómenklatúra kezdetben különbséget tett a szintetázok és a szintázok között.

Az eredeti definíció szerint a szintetázok a nukleozid-trifoszfátokat (például ATP, GTP, CTP, TTP és UTP) használják energiaforrásként, míg a szintázok nem.

Mindazonáltal a Joint Commission on Biochemical Nomenclature (JCBN) szerint a "szintáz" kifejezés bármely olyan enzimre használható, amely a szintézist katalizálja (függetlenül attól, hogy nukleozid-trifoszfátokat használ-e), de a "szintetáz" kifejezés csak a "ligázra" utalhat.

Itt van egy lista a különböző típusú szintázok példáiról:

• ATP-szintáz
• Citrát-szintáz
• Triptofán-szintáz
• Pszeudouridin-szintáz
• Zsírsav-szintáz
• Cellulóz-szintáz (UDP-képző)
• Cellulóz-szintáz (GDP-képző)

ATP-szintáz

Az adenozin-difoszfátból (ADP) és a szervetlen foszfátból az ATP-szintáz (Pi) nevű fehérje az adenozin-trifoszfát (ATP) energiatároló molekulát hozza létre.

A ligázok közé soroljuk, mivel az ADP-t P-O kapcsolat (foszfodiészterkötés) kialakításával módosítja. ATP-szintáznak nevezett molekuláris eszköz.

Energetikai szempontból az ATP előállítása ADP-ből és Pi-ből nem kívánatos, és a folyamat jellemzően a másik irányba megy.

Az eukariótáknál a belső mitokondriális membránon, a baktériumoknál pedig a plazmamembránon keresztül a proton (H+) koncentrációgradiens hajtja előre ezt a reakciót, a sejtlégzés során az ATP-szintézist a gradienshez kapcsolva.

A növényekben az ATP-szintáz a tilakoid lumenben kialakuló protongradienst használja fel a tilakoid membránon keresztül a kloroplasztisz strómájába, hogy ATP-t állítson elő a fotoszintézis során.

ATPáz esetében az eukarióta ATP-szintázok olyan F-ATPázok, amelyek "fordítva" működnek. Ebben a cikkben elsősorban ezt a fajt tárgyaljuk. Az F-ATPáz FO és F1 alegységei egy rotációs motoros mechanizmussal rendelkeznek, amely lehetővé teszi az ATP-szintézist.

A szintáznak különböző típusai vannak

Citrát-szintáz

Szinte minden élő sejtben megtalálható a citrát-szintáz enzim, amely a citromsavciklus első lépésének pacemakereként szolgál, és az E.C. 2.3.3.1. (korábban 4.1.3.3.7.) (vagy Krebs-ciklus) elnevezésű enzim.

A citrát-szintáz az eukarióta sejtek mitokondriális mátrixában található, bár nem a mitokondriális, hanem a nukleáris DNS kódolja.

A citoplazmában a citoplazmatikus riboszómák hozzák létre, majd ezt követően a mitokondriális mátrixba kerül.

Az ép mitokondriumok létezésének tipikus mennyiségi enzimmarkere a citrát-szintáz. A citrát-szintáz csúcsaktivitása mutatja meg, hogy hány mitokondrium van jelen a vázizomban.

A nagy intenzitású intervallum edzés képes jobban megemelni a maximális aktivitást, mint az állóképességi edzés vagy a nagy intenzitású intervallum edzés.

Az acetilkoenzim A két szénatomos acetátmaradványt tartalmaz, és egy négy szénatomos oxalacetát molekula hat szénatomos citrátot kondenzál, amely a citrát-szintáz által katalizált kondenzációs reakció során keletkezik.

Triptofán-szintáz

A triptofán előállításának utolsó két lépését a triptofán-szintáz enzim, más néven triptofán-szintetáz katalizálja.

Az Eubacteria, Archaebacteria, Protista, Fungi és Plantae gyakori gazdái. Az Animalia azonban nem rendelkezik vele. Általában 2 2 tetramer formájában jelenik meg.

Az alegységek katalizálják az indol-3-glicerin-foszfát reverzibilis átalakulását indollá és gliceraldehid-3-foszfáttá (G3P) (IGP).

Egy piridoxál-foszfát (PLP) függő folyamat során az alegységek katalizálják az indol és a szerin irreverzibilis kondenzációját triptofán előállítása érdekében.

Az enzimben található, 25 angström hosszú belső hidrofób csatorna minden aktív helyet összeköt a szomszédos aktív helyekkel.

Ez elősegíti a szubsztrátcsatornázást, egy olyan mechanizmust, amelynek révén az aktív helyeken termelt indol közvetlenül más aktív helyekre diffundál. A triptofán-szintáz alloszterikusan kapcsolt aktív helyeket tartalmaz.

Az Eubacteria, Archaebacteria, Protista, Fungi és Plantae gyakran tartalmaz triptofán-szintázt. Az ember és más állatok nem rendelkeznek vele.

Az ember számára szükséges kilenc aminosav egyike, a triptofán a húsz standard aminosav egyike. A triptofán ezért az emberi táplálkozásban nélkülözhetetlen.

Az is ismert, hogy a triptofán-szintetáz képes indol-analógokat, például fluorozott vagy metilált indolokat szubsztrátként felhasználni az egyenértékű triptofán-analógok előállításához.

Pseudouridin

A görög psi- betűt a pszeudouridin rövidítésére használják, amely a nukleozid uridin egy olyan izomerje, amelyben az uracil szénatomhoz szén-szén kötéssel kapcsolódik, nem pedig nitrogén-szén glikozidos kapcsolattal. (Az uracilt ebben az elrendezésben időnként "pszeudouracil"-ként említik.)

A sejtek RNS-ében a leggyakoribb RNS-változás a pszeudouridin. Az RNS több mint 100 kémiailag egyedi változáson mehet keresztül az átírás és a szintézis során.

A négy hagyományos nukleotid mellett ezek potenciálisan poszt-transzkripciósan befolyásolhatják az RNS-kifejeződést, és számos funkciót tölthetnek be a sejtben, beleértve az RNS-transzlációt, lokalizációt és stabilitást.

Ezek egyike a pszeudouridin, az uridin C5-glikozid izomerje, amelynek C-C kötése a ribózcukor C1-je és az uracil C5-je között van, az uridinben jellemző C1-N1 kötés helyett.

A C-C kötés miatt további forgási mozgékonysággal és konformációs rugalmassággal rendelkezik. Ezenkívül a pszeudouridin N1 pozíciója egy további hidrogénkötés-donorral rendelkezik.

A pszeudouridin, más néven 5-ribosziluracil, a strukturális RNS-ek (transzfer, riboszomális, kis nukleáris (snRNS) és kis nukleoláris RNS) ismert, mégis rejtélyes összetevője. Nemrégiben a kódoló RNS-ben is megtalálták.

Ez volt az első, amit felfedeztek, ez a legelterjedtebb, és az élet mindhárom evolúciós területén megtalálható. Az élesztő tRNS-ben a pszeudouridin a nukleotidok mintegy 4%-át teszi ki.

A vízzel való további hidrogénkötések kialakításával ez a bázismódosítás képes stabilizálni az RNS-t és fokozza a bázisok egymásra épülését.

A pszeudouridinek száma a szervezet komplexitásával együtt nő. 11 pszeudouridin található az Escherichia coli rRNS-ében, 30 az élesztő citoplazmatikus rRNS-ében, egy változás a mitokondriális 21S rRNS-ben, és körülbelül 100 az ember rRNS-ében.

Kimutatták, hogy az rRNS-ben és a tRNS-ben lévő pszeudouridin finomhangolja és stabilizálja a regionális szerkezetet, és segíti az mRNS dekódolásában, a riboszóma összeszerelésében, feldolgozásában és a transzlációban betöltött szerepük fenntartását.

Kimutatták, hogy az snRNS-ben lévő pszeudouridin javítja a pre-mRNS és a spliceoszómális RNS közötti interfészt, és így segíti a splicing szabályozását.

Zsírsav-szintáz

Az emberi FASN gén a zsírsavszintáz (FAS) nevű enzimet kódolja. A zsírsavszintáz nevű több enzimből álló fehérje katalizálja a zsírsavak szintézisét.

Ez egy teljes enzimrendszer, nem csak egy enzim, amely két azonos 272 kDa tömegű multifunkcionális polipeptidből áll, amelyek a szubsztrátokat egyik funkcionális doménből a másikba továbbítják.

Elsődleges feladata, hogy a NADPH segítségével katalizálja a palmitát (C16:0, hosszú láncú telített zsírsav) létrehozását acetil- és malonil-CoA-ból.

Az acetil-CoA és a malonyl-CoA dekarboxilatív Claisen-kondenzációs folyamatok sorozatán keresztül alakul át zsírsavakká.

Minden egyes elongációs kört követően egy ketoreduktáz (KR), egy dehidratáz (DH) és egy enoil reduktáz dolgozik egymás után, hogy a béta-ketocsoportot a teljesen telített szénláncra (ER) csökkentse.

Amikor a zsírsavlánc 16 szénatomosra nőtt, egy tioészteráz (TE) hatására felszabadul, amely kovalensen kapcsolódik egy acil-hordozó fehérje (ACP) foszfopantetén protetikus csoportjához (palmitinsav).

Cellulóz-szintáz (UDP-képző)

A cellulóz előállításáért felelős elsődleges enzim a cellulóz-szintáz (EC 2.4.1.12) UDP-képző formája. Általában UDP-glükóz: (1→4) enzimológia 4-D-glükozitranszferáznak nevezik a D-glükán esetében.

A GDP-glükózt egy rokon enzim, a cellulóz-szintáz (GDP-képző) (EC 2.4.1.29) használja fel. Mind a baktériumok, mind a növények rendelkeznek ennek az enzimcsaládnak a tagjaival.

A bakteriális tagok BcsA (bakteriális cellulóz-szintáz) vagy CelA néven is ismertek lehetnek, míg a növényi tagok jellemzően CesA (cellulóz-szintáz) vagy a spekulatív CslA (cellulóz-szintáz-szerű) (egyszerűen "cellulóz") néven ismertek.

A CesA-t a növények a kloroplasztisz kialakulását eredményező endoszimbiózis eredményeként szerezték meg. A glükozil-transzferázok 2. családjába tartozik ez (GT2).

A Földön található biomassza nagy része bioszintézis és hidrolízis útján, glikoziltranszferázoknak nevezett enzimek segítségével jön létre.

A növényi CesA szupercsalád hét alcsaládot tartalmaz, a kombinált növényi-alga szupercsalád pedig tízet.

Az egyetlen állatcsoport, amely rendelkezik ezzel az enzimmel, az urokordaták, amelyek több mint 530 millió évvel ezelőtt horizontális génátvitel útján jutottak hozzá.

Cellulóz-szintáz (GDP-képző)

Ez az enzim a glikoziltranszferázok hexoziltranszferáz alcsaládjának tagja. Ezt az enzimosztályt tudományos nevén GDP-glükóz:1,4-béta-D-glükán 4-béta-D-glükoziltranszferáznak nevezik.

Gyakran használt elnevezései: cellulóz-szintáz (guanozin-difoszfát-képző), cellulóz-szintetáz és guanozin-difoszfoglükóz-1,4-béta-glükán-glükoziltranszferáz. Ez az enzim részt vesz a szacharóz és a keményítő anyagcseréjében.

Mi az a szintetáz?

A "szintetáz" kifejezés, néha "ligáz" néven ismert, a nagyjából 50 enzimből álló osztály bármelyikére utal, amely kémiai energiatakarékos reakciókat katalizál, és közvetít az energiaigényes lebontási események és a produktív szintetikus folyamatok között.

Egy energikus foszfátkötés felhasításával két molekula egyesüléséhez szükséges energiát termelnek (sok esetben az adenozin-trifoszfát [ATP] egyidejű átalakításával adenozin-difoszfáttá [ADP]).

Az aminosav-RNS-ligáz néven ismert ligáz katalizálja a szén-oxigén kötés létrehozását egy transzfer-RNS és egy aminosav között.

Amikor bizonyos enzimek, például az amidszintetázok és a peptidszintetázok aktívak, szén-nitrogén (C-N) kötések keletkeznek.

A szintetáz ligáz néven is ismert

Különbség a szintetáz és a szintáz között

A szintetáz olyan enzim, amely képes katalizálni két nagy molekula összekapcsolását egy új kémiai kötés létrehozásával, jellemzően az egyik nagyobb molekulán lévő kis függő kémiai csoport egyidejű hidrolízisével, vagy képes katalizálni két vegyület összekapcsolását, például C-O, C-S, C-N stb. összekapcsolását.

A ligáz jellemzően a következő reakciót idézi elő:

• A-C + b = Ab + C
• A+D + B + C + D + E + F = Ab + cD

Ahol a függő, apró csoportosulásokat kisbetűkkel jelölik. A ligáz képes a replikáció során a kettős szálú DNS-ben keletkező egyszálú törések javítására, valamint két komplementer nukleinsavtöredék összekapcsolására.

Másrészt a szintáz olyan enzim, amely a biokémiában a szintézis folyamatát katalizálja. Az EC szám szerinti kategorizálás szerint a liázok kategóriájába tartoznak.

Nómenklatúra

Ne feledjük, hogy a biológiai nómenklatúra eredetileg különbséget tett a szintetázok és a szintázok között. Az eredeti meghatározás szerint a szintetázok a nukleozid-trifoszfátokat (például ATP, GTP, CTP, TTP és UTP) használják energiaforrásként, míg a szintázok nem.

Mindazonáltal a Joint Commission on Biochemical Nomenclature (JCBN) szerint a "szintáz" kifejezés bármely olyan enzimre használható, amely a szintézist katalizálja (függetlenül attól, hogy nukleozid-trifoszfátokat használ-e), de a "szintetáz" kifejezés csak a "ligázra" utalhat.

A szintáz és a szintetáz közötti elsődleges különbség az, hogy a szintáz egy enzimcsalád, amely képes kötéseket létrehozni a molekulák között, míg a szintáz egy enzim.

Szintáz vs. Szintetáz összehasonlító táblázat

Nézze meg ezt a videót, hogy megtudja a szintetáz vs szintetázról

Következtetés

• A szintetázoknak nincs szükségük NTP-re a működéshez, mivel olyan szintetikus folyamatokat katalizáltak, amelyekhez nukleozid-trifoszfátok (nem egyszerűen ATP) hidrolízise szükséges.
• A Nemzetközi Biokémiai Unió Nómenklatúra Bizottsága az 1980-as években megváltoztatta a szintáz definícióját, hogy az minden szintetikus enzimre kiterjedjen, függetlenül attól, hogy azok NTP-t használnak-e vagy sem, és a szintetáz a ligáz szinonimájává vált.
• A ligáz olyan enzim, amely két kisebb molekulát köt össze az NTP hidrolíziséből származó energia felhasználásával (általában kondenzációs reakcióval).