Do klasy enzymów ligazowych E.C. 6 należą syntazy i syntetazy. Uczestniczą one w reakcjach syntetycznych i katalizują łączenie dwóch cząsteczek przy jednoczesnym zerwaniu połączenia difosforanowego w ATP lub innym porównywalnym trifosforanie.

W przeciwieństwie do syntaz, które wykorzystują ATP jako źródło energii podczas syntezy związków biologicznych, syntazy to wszelkie ligazy, które katalizują syntezę związków biologicznych bez wykorzystania ATP jako źródła energii.

W tym artykule poznasz dokładnie różnicę między Synthase i Synthetase.

Co to jest syntaza?

Syntaza to enzym, który w biochemii katalizuje proces syntezy. Należy pamiętać, że w nomenklaturze biologicznej początkowo rozróżniano syntetazy i syntazy.

Zgodnie z oryginalną definicją, syntetazy wykorzystują trójfosforany nukleozydów (takie jak ATP, GTP, CTP, TTP i UTP) jako źródło energii, podczas gdy syntazy nie.

Niemniej jednak, według Joint Commission on Biochemical Nomenclature (JCBN), "syntaza" może być używana w odniesieniu do każdego enzymu, który katalizuje syntezę (niezależnie od tego, czy wykorzystuje trifosforany nukleozydów), ale "syntetazy" należy używać tylko w odniesieniu do "ligazy".

Oto lista przykładów różnych typów syntaz:

• syntaza ATP
• Syntaza cytrynianowa
• Syntaza tryptofanu
• Syntaza pseudourdyny
• Syntaza kwasów tłuszczowych
• Syntaza celulozy (tworząca UDP)
• Syntaza celulozy (tworząca PKB)

Synthase ATP

Dufosforan adenozyny (ADP) i fosforan nieorganiczny są wykorzystywane do tworzenia cząsteczki magazynującej energię - adenozynotrifosforanu (ATP) przez białko zwane syntazą ATP (Pi).

Zaliczana jest do ligaz, ponieważ modyfikuje ADP poprzez tworzenie połączenia P-O (wiązania fosfodiestrowego). Urządzenie molekularne zwane syntazą ATP.

Pod względem energetycznym produkcja ATP z ADP i Pi jest niepożądana, a proces ten zazwyczaj przebiegałby w drugą stronę.

Gradient stężenia protonów (H+) w wewnętrznej błonie mitochondrialnej u eukariontów lub w błonie plazmatycznej u bakterii napędza tę reakcję poprzez sprzężenie syntezy ATP podczas oddychania komórkowego z gradientem.

U roślin syntaza ATP wykorzystuje gradient protonów powstający w świetle tylakoidu, poprzez błonę tylakoidu i do zrębu chloroplastu, do produkcji ATP podczas fotosyntezy.

Jak na ATPazę przystało, eukariotyczne syntazy ATP są F-ATPazami funkcjonującymi "w odwrotnym kierunku". Ten rodzaj jest przede wszystkim omawiany w tym artykule. Podjednostki FO i F1 F-ATPazy posiadają mechanizm motoru rotacyjnego, który umożliwia syntezę ATP.

Istnieją różne rodzaje syntazy

Syntaza cytrynianowa

Prawie wszystkie żywe komórki zawierają enzym syntazę cytrynianową, który służy jako stymulator w pierwszym etapie cyklu kwasu cytrynowego i jest oznaczony E.C. 2.3.3.1 (poprzednio 4.1.3.7) (lub cykl Krebsa).

Syntaza cytrynianowa znajduje się w macierzy mitochondrialnej komórek eukariotycznych, choć koduje ją DNA jądrowe, a nie mitochondrialne.

Jest on tworzony w cytoplazmie przez cytoplazmatyczne rybosomy, a następnie przenoszony do macierzy mitochondrialnej.

Typowym ilościowym markerem enzymatycznym wskazującym na istnienie nienaruszonych mitochondriów jest syntaza cytrynianowa. Szczytowa aktywność syntazy cytrynianowej ujawnia, ile mitochondriów jest obecnych w mięśniach szkieletowych.

Trening interwałowy o wysokiej intensywności ma potencjał podniesienia maksymalnej aktywności w większym stopniu niż trening wytrzymałościowy lub trening interwałowy o wysokiej intensywności.

Acetylo koenzym A posiada dwuwęglową resztę octanową, a cząsteczka czterowęglowego oksalooctanu kondensuje w celu wytworzenia sześciowęglowego cytrynianu, który powstaje w reakcji kondensacji katalizowanej przez syntazę cytrynianową.

Synthase Tryptophan

Ostatnie dwa etapy produkcji tryptofanu katalizowane są przez enzym syntazę tryptofanu, zwaną również syntezą tryptofanową.

Częstymi jego gospodarzami są Eubacteria, Archaebacteria, Protista, Fungi i Plantae, natomiast nie mają go Animalia. Zwykle występuje jako 2 2 tetramer.

Podjednostki katalizują odwracalną konwersję fosforanu indolo-3-glicerolu do indolu i gliceraldehydu-3-fosforanu (G3P) (IGP).

W procesie zależnym od fosforanu pirydoksalu (PLP) podjednostki katalizują nieodwracalną kondensację indolu i seryny w celu wytworzenia tryptofanu.

Wewnętrzny kanał hydrofobowy o długości 25 angstremów, znajdujący się w enzymie, łączy każde miejsce aktywne z sąsiednim miejscem aktywnym.

Sprzyja to powstawaniu kanałów substratowych, czyli mechanizmu, w którym indol wytwarzany w miejscach aktywnych dyfunduje bezpośrednio do innych miejsc aktywnych. Syntaza tryptofanowa zawiera allosterycznie sprzężone miejsca aktywne.

Eubacteria, Archaebacteria, Protista, Fungi i Plantae często odkrywają, że zawierają syntazę tryptofanu. Ludzie i inne zwierzęta nie posiadają jej.

Jeden z dziewięciu niezbędnych aminokwasów dla człowieka, tryptofan jest jednym z dwudziestu standardowych aminokwasów. Tryptofan jest zatem niezbędny w diecie człowieka.

Wiadomo również, że synteza tryptofanu może wykorzystywać analogi indolu, takie jak fluorowane lub metylowane indole, jako substraty do produkcji równoważnych analogów tryptofanu.

Pseudouridine

Grecka litera psi- jest używana do skracania pseudourydyny, izomeru nukleozydu urydyny, w którym uracyl jest połączony z atomem węgla przez połączenie węgiel-węgiel, a nie połączenie glikozydowe azot-węgiel. (Uracyl jest czasami określany jako "pseudouracyl" w tym układzie).

Najbardziej rozpowszechnioną modyfikacją RNA w komórkowym RNA jest pseudouridyna. RNA może ulec ponad 100 chemicznie unikalnym modyfikacjom podczas transkrypcji i syntezy.

Oprócz czterech konwencjonalnych nukleotydów, mogą one potencjalnie wpływać na ekspresję RNA w sposób potranskrypcyjny i pełnić szereg funkcji w komórce, w tym translację, lokalizację i stabilność RNA.

Jednym z nich jest pseudouridyna, izomer C5-glikozydowy urydyny z wiązaniem C-C pomiędzy C1 cukru rybozy a C5 uracylu w miejsce typowego wiązania C1-N1 obecnego w urydynie.

Posiada dodatkową ruchliwość rotacyjną i elastyczność konformacyjną dzięki wiązaniu C-C. Ponadto pozycja N1 pseudourydyny posiada dodatkowy donor wiązania wodorowego.

Pseudourydyna, zwana również 5-rybosylabem, jest znanym, aczkolwiek tajemniczym składnikiem strukturalnych RNA (transferowego, rybosomalnego, małego jądrowego (snRNA) i małego nukleolarnego). Niedawno znaleziono ją również w kodującym RNA.

Została wykryta jako pierwsza, jest najbardziej rozpowszechniona i można ją znaleźć we wszystkich trzech ewolucyjnych domenach życia. W drożdżowym tRNA pseudouridyna stanowi około 4% nukleotydów

Poprzez tworzenie dodatkowych wiązań wodorowych z wodą, ta zmiana zasad jest w stanie ustabilizować RNA i wzmocnić układanie zasad.

Liczba pseudouridyn rośnie wraz ze stopniem skomplikowania organizmu. W rRNA Escherichia coli jest 11 pseudouridyn, w cytoplazmatycznym rRNA drożdży 30, w mitochondrialnym 21S rRNA jedna zmiana, a w rRNA człowieka około 100.

Wykazano, że pseudouridyna w rRNA i tRNA dostraja i stabilizuje strukturę regionalną oraz pomaga w utrzymaniu ich roli w dekodowaniu mRNA, składaniu rybosomów, przetwarzaniu i translacji.

Wykazano, że pseudouridyna w snRNA poprawia interfejs między pre-mRNA a spliceosomalnym RNA, co pomaga w regulacji splicingu.

Synthase Fatty Acid Synthase

Gen FASN u ludzi koduje enzym znany jako syntaza kwasów tłuszczowych (FAS). Białko wieloenzymowe zwane syntazą kwasów tłuszczowych katalizuje syntezę kwasów tłuszczowych.

Jest to cały system enzymatyczny, a nie tylko jeden enzym, złożony z dwóch identycznych wielofunkcyjnych polipeptydów o masie 272 kDa, które przenoszą substraty z jednej domeny funkcjonalnej do następnej.

Jego głównym zadaniem jest wykorzystanie NADPH do katalizy tworzenia palmitynianu (C16:0, długołańcuchowy nasycony kwas tłuszczowy) z acetylo- i malonylo-CoA.

Acetylo-CoA i malonylo-CoA są przekształcane w kwasy tłuszczowe poprzez sekwencję dekarboksylacyjnych procesów kondensacji Claisena.

Po każdej rundzie wydłużania, ketoreduktaza (KR), dehydrataza (DH) i reduktaza enoilowa pracują w kolejności, aby zmniejszyć grupę beta keto do całkowicie nasyconego łańcucha węglowego (ER).

Gdy łańcuch kwasu tłuszczowego rozrośnie się do długości 16 karbonów, zostaje uwolniony dzięki działaniu tioesterazy (TE), która jest kowalencyjnie połączona z grupą prostetyczną fosfopantetyny białka nośnika acylu (ACP) (kwasu palmitynowego).

Syntaza celulozy (tworząca UDP)

Podstawowym enzymem odpowiedzialnym za wytwarzanie celulozy jest syntaza celulozowa (EC 2.4.1.12) w formie tworzącej UDP. Ogólnie określa się ją jako UDP-glukoza: (1→4) 4-D-glukozylotransferaza enzymatyczna dla D-glukanu.

PKB-glukoza jest wykorzystywana przez pokrewny enzym zwany syntazą celulozową (PKB-twórczą) (EC 2.4.1.29). Zarówno bakterie jak i rośliny posiadają członków tej rodziny enzymów.

Bakteryjne człony mogą być również znane jako BcsA (bakteryjna syntaza celulozy) lub CelA, podczas gdy człony roślinne są zwykle znane jako CesA (syntaza celulozy) lub spekulatywny CslA (syntaza celulozy) (po prostu "celuloza").

CesA została pozyskana przez rośliny w wyniku endosymbiozy, która dała początek chloroplastowi. Do rodziny 2 glukozylotransferaz należy ta (GT2).

Większość biomasy na Ziemi powstaje w wyniku biosyntezy i hydrolizy przez enzymy zwane glikozylotransferazami.

Wiadomo, że roślinna nadrodzina CesA zawiera siedem podrodzin, a połączona nadrodzina roślinno-glonowa zawiera ich 10.

Jedyną grupą zwierząt posiadającą ten enzym są urochordaty, które uzyskały go w wyniku horyzontalnego transferu genów ponad 530 milionów lat temu.

Syntaza celulozy (tworząca PKB)

Enzym ten jest członkiem podrodziny heksozylotransferaz glikozylowych. Ta klasa enzymów określana jest nazwą naukową GDP-glukoza:1,4-beta-D-glukan 4-beta-D-glukozylotransferaza.

Inne często używane nazwy to syntaza celulozy (tworząca difosforan guanozyny), syntaza celulozy oraz glukozyltransferaza guanozylodifosfoglukozy-1,4-beta-glukanu. Enzym ten bierze udział w metabolizmie sacharozy i skrobi.

Co to jest synteza?

Termin "syntetyzator", czasami znany jako "ligaza", odnosi się do jednej z klas około 50 enzymów, które katalizują chemiczne reakcje zachowujące energię i pośredniczą między energochłonnymi procesami rozpadu a produktywnymi procesami syntetycznymi.

Rozszczepiając energetyczne wiązanie fosforanowe, wytwarzają energię niezbędną do katalizowania łączenia dwóch cząsteczek (w wielu przypadkach poprzez jednoczesną konwersję trójfosforanu adenozyny [ATP] do dwufosforanu adenozyny [ADP]).

Ligaza zwana ligazą aminokwasową-RNA to taka, która katalizuje tworzenie wiązania węglowo-tlenowego między transferowym RNA a aminokwasem.

Podczas aktywności niektórych enzymów, takich jak syntetazy amidowe i syntetazy peptydowe, powstają wiązania węgiel-azot (C-N).

Synteza jest również znana jako Ligaza

Różnica między syntezą a syntezą

Synteza jest enzymem, który może katalizować łączenie dwóch dużych cząsteczek poprzez tworzenie nowego wiązania chemicznego, zwykle z jednoczesną hydrolizą małej wiszącej grupy chemicznej na jednej z większych cząsteczek, lub może katalizować łączenie dwóch związków, np. łączenie C-O, C-S, C-N itp.

Ligaza zwykle powoduje wystąpienie następującej reakcji:

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

Ligaza może naprawiać pęknięcia pojedynczej nici, które powstają w dwuniciowym DNA podczas replikacji, jak również łączyć dwa komplementarne fragmenty kwasu nukleinowego.

Natomiast syntaza to enzym katalizujący proces syntezy w biochemii. Zaliczane są do kategorii liazy zgodnie z kategoryzacją numerów EC.

Nomenklatura

Należy pamiętać, że w nomenklaturze biologicznej początkowo rozróżniano syntetazy i syntazy. Zgodnie z pierwotną definicją, syntetazy wykorzystują trifosforany nukleozydów (takie jak ATP, GTP, CTP, TTP i UTP) jako źródło energii, podczas gdy syntazy nie.

Niemniej jednak, według Joint Commission on Biochemical Nomenclature (JCBN), "syntaza" może być używana w odniesieniu do każdego enzymu, który katalizuje syntezę (niezależnie od tego, czy wykorzystuje trifosforany nukleozydów), ale "syntetazy" należy używać tylko w odniesieniu do "ligazy".

Podstawowym rozróżnieniem między syntezą a syntezą jest to, że synteza należy do rodziny enzymów, które mogą generować wiązania między cząsteczkami, natomiast syntaza jest enzymem.

Tabela porównawcza Synthase vs Synthetase

Obejrzyj ten film, aby dowiedzieć się więcej o syntezie i syntezie.

Wniosek

• Syntetazy nie potrzebują NTP do funkcjonowania, ponieważ katalizowały procesy syntetyczne wymagające hydrolizy trifosforanów nukleozydów (a nie tylko ATP).
• Komitet Nomenklatury Międzynarodowej Unii Biochemicznej zmienił definicję syntazy w latach 80-tych, aby objąć wszystkie enzymy syntetyczne, niezależnie od tego, czy wykorzystują NTP, czy nie, a synteza stała się synonimem ligazy.
• Ligaza to enzym, który łączy ze sobą dwie mniejsze cząsteczki wykorzystując energię z hydrolizy NTP (zwykle poprzez reakcję kondensacji).