E.C. 6 ligazių fermentų klasei priklauso sintetazės ir sintezės. Jos dalyvauja sintetinėse reakcijose ir katalizuoja dviejų molekulių sujungimą, tuo pat metu nutraukdamos ATP arba kito panašaus trifosfato difosfato jungtį.

Priešingai nei sintetazės, kurios biologinių junginių sintezės metu kaip energijos šaltinį naudoja ATP, sintetazės yra bet kokios ligazės, kurios katalizuoja biologinių junginių sintezę nenaudodamos ATP kaip energijos šaltinio.

Šiame straipsnyje sužinosite, kuo skiriasi sintazė ir sintezė.

Kas yra sintazė?

Sintetazė - tai fermentas, kuris biochemijoje katalizuoja sintezės procesą. Atminkite, kad biologinėje nomenklatūroje iš pradžių buvo skiriamos sintezės ir sintetazės.

Pagal pirminį apibrėžimą sintezės naudoja nukleozidų trifosfatus (pvz., ATP, GTP, CTP, TTP ir UTP) kaip energijos šaltinį, o sintezės - ne.

Vis dėlto, pagal Jungtinę biocheminės nomenklatūros komisiją (JCBN), "sintetazė" gali būti vartojama kalbant apie bet kurį sintezę katalizuojantį fermentą (nepriklausomai nuo to, ar jis naudoja nukleozidų trifosfatus), tačiau "sintezė" turėtų būti vartojama tik kalbant apie "ligazę".

Pateikiame įvairių tipų sintezių pavyzdžių sąrašą:

• ATP sintazė
• Citrato sintazė
• Triptofano sintazė
• Pseudouridino sintazė
• Riebalų rūgščių sintazė
• Celiuliozės sintazė (UDP-formuojanti)
• Celiuliozės sintazė (formuojanti GDP)

ATP sintazė

Adenozino difosfatas (ADP) ir neorganinis fosfatas baltyme, vadinamame ATP sintaze (Pi), naudojami energijos kaupimo molekulei adenozintrifosfatui (ATP) sukurti.

Jis priskiriamas ligazių kategorijai, nes modifikuoja ADP sudarydamas P-O jungtį (fosfodiesterinį ryšį). Molekulinis įrenginys vadinamas ATP sintaze.

Energijos požiūriu ATP gamyba iš ADP ir Pi yra nepageidautina, todėl procesas paprastai vyksta atvirkščiai.

Protonų (H+) koncentracijos gradientas per vidinę mitochondrijų membraną eukariotuose arba plazminę membraną bakterijose skatina šią reakciją, prijungiant ATP sintezę ląstelinio kvėpavimo metu prie gradiento.

Augaluose ATP sintazė naudoja protonų gradientą, susidariusį tilakoidų šviesoje per tilakoidų membraną į chloroplastų stromą, kad fotosintezės metu susidarytų ATP.

ATPazės atveju eukariotų ATP sintazės yra F-ATPazės, kurios veikia "atvirkščiai". Ši rūšis pirmiausia aptariama šiame straipsnyje. F-ATPazės FO ir F1 subvienetai turi sukamojo variklio mechanizmą, kuris leidžia sintetinti ATP.

Yra įvairių tipų sintazių

Citrato sintazė

Beveik visose gyvose ląstelėse yra fermento citrato sintazės, kuri yra citrinų rūgšties ciklo pirmojo etapo stimuliatorius ir žymima E.C. 2.3.3.3.1 (anksčiau 4.1.3.3.7). (arba Krebso ciklas).

Citrato sintazė yra eukariotinių ląstelių mitochondrijų matricoje, nors ją koduoja branduolinė, o ne mitochondrijų DNR.

Jį citoplazmoje sukuria citoplazminės ribosomos, o vėliau jis perkeliamas į mitochondrijų matricą.

Tipiškas kiekybinis fermentinis nepažeistų mitochondrijų žymuo yra citrato sintazė. Didžiausias citrato sintazės aktyvumas parodo, kiek skeleto raumenyse yra mitochondrijų.

Didelio intensyvumo intervalinė treniruotė gali padidinti maksimalų aktyvumą labiau nei ištvermės treniruotė ar didelio intensyvumo intervalinė treniruotė.

Acetilkofermento A sudėtyje yra dviejų anglies atomų acetato liekana, o keturių anglies atomų oksaloacetato molekulė kondensuojasi ir susidaro šešių anglies atomų citratas, kuris susidaro vykstant kondensacijos reakcijai, kurią katalizuoja citrato sintazė.

Triptofano sintazė

Paskutinius du triptofano gamybos etapus katalizuoja fermentas triptofano sintazė, dar vadinamas triptofano sinteze.

Eubacteria, Archaebacteria, Protista, Fungi ir Plantae yra dažni jo šeimininkai. Tačiau Animalia jo neturi. Paprastai jis būna 2 2 tetramerų pavidalo.

Subvienetai katalizuoja grįžtamąjį indol-3-glicerolio fosfato virsmą į indolį ir gliceraldehid-3-fosfatą (G3P) (IGP).

Nuo piridoksalio fosfato (PLP) priklausomo proceso metu subvienetai katalizuoja negrįžtamą indolo ir serino kondensaciją, kurios metu susidaro triptofanas.

Fermente esantis 25 angstromų ilgio vidinis hidrofobinis kanalas jungia kiekvieną aktyviąją vietą su gretima aktyviąja vieta.

Tai skatina substrato kanalizavimą, t. y. mechanizmą, pagal kurį aktyviosiose vietose susidaręs indolas difunduoja tiesiai į kitas aktyviąsias vietas. Triptofano sintazėje yra alosteriškai susietų aktyviųjų vietų.

Eubacteria, Archaebacteria, Protista, Fungi ir Plantae dažnai aptinkama triptofano sintazė. Žmonės ir kiti gyvūnai jos neturi.

Triptofanas yra viena iš devynių žmogui būtinų aminorūgščių ir viena iš dvidešimties standartinių aminorūgščių. Todėl triptofanas yra būtinas žmogaus mityboje.

Taip pat žinoma, kad triptofano sintezė gali naudoti indolo analogus, pavyzdžiui, fluorintus arba metilintus indolus, kaip substratus, kad gautų lygiaverčius triptofano analogus.

Pseudouridinas

Graikiška raidė psi- vartojama pseudouridinui, nukleozido uridino izomerui, kuriame uracilas su anglies atomu sujungtas anglies ir anglies jungtimi, o ne azoto ir anglies glikozidine jungtimi, sutrumpinti (kartais uracilas vadinamas "pseudouracilu").

Labiausiai paplitęs ląstelių RNR pokytis yra pseudouridinas. transkripcijos ir sintezės metu RNR gali patirti daugiau kaip 100 chemiškai unikalių pokyčių.

Be keturių įprastinių nukleotidų, jie gali turėti įtakos RNR raiškai po transkripcijos ir atlikti įvairias funkcijas ląstelėje, įskaitant RNR transliaciją, lokalizaciją ir stabilumą.

Vienas iš jų - pseudouridinas, uridino C5-glikozido izomeras, turintis C-C jungtį tarp ribozės cukraus C1 ir uracilo C5 vietoj uridinui būdingos C1-N1 jungties.

Dėl jungties C-C jis turi papildomą sukamąjį judrumą ir konformacinį lankstumą. Be to, pseudouridino N1 padėtyje yra papildomas vandenilinio ryšio donoras.

Pseudouridinas, dar vadinamas 5-ribosiliuracilu, yra gerai pažįstamas, tačiau paslaptingas struktūrinių RNR (perdavimo, ribosominių, mažųjų branduolinių (snRNA) ir mažųjų branduolio RNR) komponentas. Neseniai jo rasta ir koduojančiose RNR.

Jis buvo aptiktas pirmasis, yra labiausiai paplitęs ir aptinkamas visose trijose evoliucinėse gyvybės srityse. Mielių tRNA pseudouridinas sudaro apie 4 % nukleotidų.

Dėl papildomų vandenilinių ryšių su vandeniu susidarymo šis bazės pakeitimas gali stabilizuoti RNR ir sustiprinti bazių sudėtį.

Pseudouridinų skaičius auga kartu su organizmo sudėtingumu. 11 pseudouridinų yra Escherichia coli rRNA, 30 - mielių citoplazminėje rRNA, vienas pokytis - mitochondrijų 21S rRNA, o žmogaus rRNA - maždaug 100.

Įrodyta, kad pseudouridinas rRNA ir tRNA tikslina ir stabilizuoja regioninę struktūrą ir padeda išlaikyti jų vaidmenį mRNA dekodavimo, ribosomų surinkimo, apdorojimo ir transliacijos procesuose.

Įrodyta, kad snRNA pseudouridinas pagerina sąsają tarp pre-mRNA ir splaisingo RNR ir padeda reguliuoti splaisingą.

Riebalų rūgščių sintazė

Žmonių FASN genas koduoja fermentą, vadinamą riebalų rūgščių sintaze (FAS). Daugelio fermentų baltymas, vadinamas riebalų rūgščių sintaze, katalizuoja riebalų rūgščių sintezę.

Tai ne vienas fermentas, o visa fermentinė sistema, sudaryta iš dviejų identiškų 272 kDa daugiafunkcinių polipeptidų, kurie perkelia substratus iš vienos funkcinės srities į kitą.

Pagrindinė jo užduotis - naudojant NADPH katalizuoti palmitato (C16:0, ilgos grandinės sočiosios riebalų rūgšties) susidarymą iš acetil- ir malonil-CoA

Acetil-CoA ir malonil-CoA paverčiamos riebalų rūgštimis vykstant dekarboksilinės Klaizeno kondensacijos procesams.

Po kiekvieno ilgėjimo etapo ketoreduktazė (KR), dehidratazė (DH) ir enoilreduktazė veikia paeiliui, kad beta keto grupė sumažėtų iki visiškai sočios anglies grandinės (ER).

Kai riebalų rūgšties grandinė pasiekia 16 angliavandenių ilgį, ji išsilaisvina veikiant tioesterazėms (TE), kurios kovalentiškai susijungia su fosfopantetino prostetine baltymo (ACP) (palmitino rūgšties) fosfopantetino grupe.

Celiuliozės sintetazė (UDP formavimo)

Pagrindinis fermentas, atsakingas už celiuliozės gamybą, yra celiuliozės sintetazė (EC 2.4.1.12), kurios forma yra UDP. Paprastai ji vadinama UDP-gliukozės: (1→4) enzimologijos 4-D-gliukoziltransferazė D-gliukanui.

GDP-gliukozę naudoja giminingas fermentas, vadinamas celiuliozės sintaze (GDP-formuojančia) (EC 2.4.1.29). Ir bakterijos, ir augalai turi šios fermentų šeimos narių.

Bakterijų nariai taip pat gali būti vadinami BcsA (bakterijų celiuliozės sintetazė) arba CelA, o augalų nariai paprastai vadinami CesA (celiuliozės sintetazė) arba spekuliatyviu CslA (į celiuliozės sintetazę panašus) (tiesiog "celiuliozė").

CesA augalai įgijo dėl endosimbiozės, kurios metu atsirado chloroplastas. 2 gliukoziltransferazių šeimai priklauso ir ši (GT2).

Didžioji dalis biomasės Žemėje gaminama biosintezės ir hidrolizės būdu fermentų, vadinamų glikoziltransferazėmis.

Žinoma, kad augalų CesA superšeimą sudaro septynios subšeimos, o jungtinę augalų ir dumblių superšeimą - dešimt.

Vienintelė gyvūnų grupė, turinti šį fermentą, yra urochordatai, kurie jį gavo horizontalaus genų perdavimo būdu daugiau nei prieš 530 milijonų metų.

Celiuliozės sintetazė (formuojanti GDP)

Šis fermentas priklauso glikoziltransferazių pošeimio heksozyltransferazių grupei. Ši fermentų klasė vadinama moksliniu pavadinimu GDP-gliukozės:1,4-beta-D-gliukano 4-beta-D-gliukoziltransferazė.

Kiti dažnai vartojami pavadinimai: celiuliozės sintetazė (guanozino difosfatą formuojanti), celiuliozės sintezė ir guanozino difosfogliukozės-1,4-beta-gliukano gliukoziltransferazė. Šis fermentas dalyvauja sacharozės ir krakmolo apykaitoje.

Kas yra sintezė?

Sąvoka "sintezė", kartais vadinama "ligaze", reiškia bet kurį iš maždaug 50 fermentų, katalizuojančių chemines energiją taupančias reakcijas ir tarpininkaujančių tarp energiją vartojančių skilimo ir produktyvių sintezės procesų.

Skaidydami energetinį fosfatinį ryšį, jie generuoja energiją, reikalingą dviejų molekulių sujungimui (daugeliu atvejų vienu metu adenozintrifosfatą [ATP] paverčiant adenozindifosfatu [ADP]).

Aminorūgščių ir RNR ligazė - tai ligazė, katalizuojanti anglies ir deguonies ryšio tarp RNR ir aminorūgšties sukūrimą.

Kai tam tikri fermentai, pavyzdžiui, amidų sintezės ir peptidų sintezės, yra aktyvūs, susidaro anglies ir azoto (C-N) jungtys.

Sintetazė taip pat žinoma kaip ligazė

Sintetazės ir sintetazės skirtumas

Sintetazė - tai fermentas, kuris gali katalizuoti dviejų didelių molekulių sujungimą, sukurdamas naują cheminį ryšį, paprastai tuo pat metu hidrolizuodamas nedidelę vienos iš didesnių molekulių pakabinamąją cheminę grupę, arba gali katalizuoti dviejų junginių sujungimą, pavyzdžiui, C-O, C-S, C-N ir t. t.

Ligazė paprastai sukelia tokią reakciją:

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

Kai priklausomos, smulkios grupelės žymimos mažosiomis raidėmis. Ligazė gali taisyti vienos grandinės lūžius, kurie atsiranda dvigubos grandinės DNR replikacijos metu, taip pat sujungti du vienas kitą papildančius nukleino rūgšties fragmentus.

Kita vertus, sintazė yra fermentas, kuris biochemijoje katalizuoja sintezės procesą. Pagal EC numerių klasifikaciją jos priskiriamos liazių kategorijai.

Nomenklatūra

Atminkite, kad biologinėje nomenklatūroje iš pradžių buvo skiriamos sintezės ir sintezės. Pagal pirminį apibrėžimą sintezės kaip energijos šaltinį naudoja nukleozidų trifosfatus (pvz., ATP, GTP, CTP, TTP ir UTP), o sintezės - ne.

Vis dėlto, pagal Jungtinę biocheminės nomenklatūros komisiją (JCBN), "sintetazė" gali būti vartojama kalbant apie bet kurį sintezę katalizuojantį fermentą (nepriklausomai nuo to, ar jis naudoja nukleozidų trifosfatus), tačiau "sintezė" turėtų būti vartojama tik kalbant apie "ligazę".

Pagrindinis skirtumas tarp sintazės ir sintezės yra tas, kad sintezė yra fermentų šeima, kuri gali sukurti ryšius tarp molekulių, o sintezė yra fermentas.

Sintetazės ir sintetazės palyginimo lentelė

Žiūrėkite šį vaizdo įrašą, kad sužinotumėte apie sintetazę ir sintezę

Išvada

• Sintetazėms nereikia NTP, kad veiktų, nes jos katalizuoja sintetinimo procesus, kuriems reikia nukleozidų trifosfatų (ne tik ATP) hidrolizės.
• XX a. devintajame dešimtmetyje Tarptautinės biochemikų sąjungos nomenklatūros komitetas pakeitė sintetazės apibrėžtį, kad ji apimtų visus sintetinius fermentus, nepriklausomai nuo to, ar jie naudoja NTP, ar ne, ir sintetazė tapo ligazės sinonimu.
• Ligazė yra fermentas, kuris sujungia dvi mažesnes molekules, naudodamas NTP hidrolizės energiją (paprastai per kondensacijos reakciją).