Класс лигазных ферментов E.C. 6 включает синтазы и синтетазы. Они участвуют в синтетических реакциях и катализируют объединение двух молекул, одновременно разрывая дифосфатную связь в АТФ или другом сопоставимом трифосфате.

В отличие от синтетаз, которые используют АТФ в качестве источника энергии во время синтеза биологических соединений, синтазы - это любые лигазы, которые катализируют синтез биологических соединений без использования АТФ в качестве источника энергии.

В этой статье вы узнаете, в чем именно заключается разница между синтазой и синтетазой.

Что такое синтаза?

Синтаза - это фермент, катализирующий процесс синтеза в биохимии. Следует помнить, что в биологической номенклатуре изначально различали синтетазы и синтазы.

В соответствии с первоначальным определением, синтетазы используют нуклеозидтрифосфаты (такие как ATP, GTP, CTP, TTP и UTP) в качестве источника энергии, а синтазы - нет.

Тем не менее, согласно Объединенной комиссии по биохимической номенклатуре (JCBN), "синтаза" может использоваться для обозначения любого фермента, катализирующего синтез (независимо от того, использует ли он нуклеозидтрифосфаты), но "синтетаза" должна использоваться только для обозначения "лигазы".

Ниже приведен список примеров различных типов синтаз:

• АТФ-синтаза
• Цитрат синтаза
• Триптофан синтаза
• Псевдоуридин синтаза
• Синтаза жирных кислот
• Синтаза целлюлозы (UDP-формирующая)
• Синтаза целлюлозы (GDP-формирующая)

АТФ-синтаза

Аденозиндифосфат (ADP) и неорганический фосфат используются для создания молекулы аденозинтрифосфата (ATP), аккумулирующей энергию, с помощью белка, называемого АТФ-синтазой (Pi).

Она относится к категории лигаз, поскольку модифицирует АДФ, образуя связь Р-О (фосфодиэфирную связь). Молекулярное устройство называется АТФ-синтазой.

С энергетической точки зрения, производство АТФ из АДФ и Pi нежелательно, и процесс обычно идет в обратном направлении.

Градиент концентрации протонов (H+) через внутреннюю мембрану митохондрий у эукариот или плазменную мембрану у бактерий приводит эту реакцию в движение, связывая синтез АТФ во время клеточного дыхания с градиентом.

В растениях АТФ-синтаза использует градиент протонов, образующийся в просвете тилакоида, через тилакоидную мембрану и в строму хлоропласта для производства АТФ во время фотосинтеза.

Для АТФазы, эукариотические АТФ-синтазы являются F-АТФазами, которые функционируют "в обратном направлении". Этот вид в первую очередь рассматривается в данной статье. FO и F1 субъединицы F-АТФазы имеют вращательный моторный механизм, который обеспечивает синтез АТФ.

Существуют различные типы синтаз

Цитратсинтаза

Почти все живые клетки содержат фермент цитратсинтазу, который служит кардиостимулятором на первом этапе цикла лимонной кислоты и обозначается E.C. 2.3.3.1 (ранее 4.1.3.7) (или цикл Кребса).

Цитратсинтаза находится в митохондриальном матриксе эукариотических клеток, хотя кодирует ее ядерная ДНК, а не митохондриальная.

Он создается в цитоплазме цитоплазматическими рибосомами и затем перемещается в митохондриальный матрикс.

Типичным количественным ферментным маркером существования интактных митохондрий является цитратсинтаза. Пиковая активность цитратсинтазы показывает, сколько митохондрий присутствует в скелетной мышце.

Высокоинтенсивные интервальные тренировки способны повысить максимальную активность больше, чем тренировки на выносливость или высокоинтенсивные интервальные тренировки.

Ацетил коэнзим А имеет двухуглеродный ацетатный остаток, а молекула четырехуглеродного оксалоацетата конденсируется с образованием шестиуглеродного цитрата, который образуется в результате реакции конденсации, катализируемой цитратсинтазой.

Синтаза триптофана

Последние два этапа производства триптофана катализируются ферментом триптофан синтазой, также известной как триптофан синтетаза.

Eubacteria, Archaebacteria, Protista, Fungi и Plantae являются частыми хозяевами его. Однако у Animalia его нет. Обычно он появляется в виде 2 2 тетрамера.

Субъединицы катализируют обратимое преобразование индол-3-глицеролфосфата в индол и глицеральдегид-3-фосфат (Г3Ф) (IGP).

В процессе, зависящем от пиридоксальфосфата (PLP), субъединицы катализируют необратимую конденсацию индола и серина с образованием триптофана.

Внутренний гидрофобный канал длиной 25 ангстрем, расположенный в ферменте, соединяет каждый активный сайт с соседним активным сайтом.

Это способствует образованию субстратного канала - механизма, с помощью которого индол, образующийся в активных сайтах, диффундирует непосредственно к другим активным сайтам. Триптофан синтаза содержит аллостерически связанные активные сайты.

У эубактерий, архебактерий, протистов, грибов и растений часто обнаруживают триптофан-синтазу. У человека и других животных она отсутствует.

Одна из девяти необходимых аминокислот для человека, триптофан входит в число двадцати стандартных аминокислот. Поэтому триптофан необходим в рационе человека.

Также известно, что триптофан синтетаза может использовать аналоги индола, такие как фторированные или метилированные индолы, в качестве субстратов для получения эквивалентных аналогов триптофана.

Псевдоуридин

Греческая буква psi- используется для сокращения псевдоуридина, изомера нуклеозида уридина, в котором урацил соединен с атомом углерода углерод-углеродной связью, а не азот-углеродной гликозидной связью. (Урацил иногда называют "псевдоурацилом" при таком расположении).

Наиболее распространенным изменением РНК в клеточной РНК является псевдоуридин. РНК может претерпевать более 100 химически уникальных изменений в процессе транскрипции и синтеза.

Помимо четырех обычных нуклеотидов, они могут потенциально влиять на экспрессию РНК посттранскрипционно и выполнять ряд функций в клетке, включая трансляцию, локализацию и стабильность РНК.

Одним из них является псевдоуридин, C5-гликозидный изомер уридина с C-C связью между C1 сахара рибозы и C5 урацила вместо типичной связи C1-N1, присутствующей в уридине.

Он обладает дополнительной вращательной подвижностью и конформационной гибкостью благодаря связи С-С. Кроме того, положение N1 псевдоуридина обладает дополнительным донором водородной связи.

Псевдоуридин, также называемый 5-рибозилурацилом, является знакомым, но загадочным компонентом структурных РНК (трансферной, рибосомальной, малой ядерной (снРНК) и малой нуклеолярной). Недавно он был обнаружен и в кодирующей РНК.

Он был обнаружен первым, является наиболее распространенным и встречается во всех трех эволюционных областях жизни. В тРНК дрожжей псевдоуридин составляет около 4% нуклеотидов.

Благодаря образованию дополнительных водородных связей с водой, это изменение основания способно стабилизировать РНК и усилить укладку оснований.

Количество псевдоуридинов растет по мере усложнения организма. В рРНК кишечной палочки 11 псевдоуридинов, в цитоплазматической рРНК дрожжей - 30, в митохондриальной 21S рРНК - одно изменение, а в рРНК человека - около 100.

Было продемонстрировано, что псевдоуридин в рРНК и тРНК тонко настраивает и стабилизирует региональную структуру и способствует поддержанию их роли в декодировании мРНК, сборке рибосом, процессинге и трансляции.

Было показано, что псевдоуридин в снРНК улучшает взаимодействие между пре-мРНК и сплайсосомальной РНК, что помогает регулировать сплайсинг.

Синтаза жирных кислот

Ген FASN у людей кодирует фермент, известный как синтаза жирных кислот (FAS). Мультиферментный белок, называемый синтазой жирных кислот, катализирует синтез жирных кислот.

Это целая ферментативная система, а не просто один фермент, состоящий из двух одинаковых многофункциональных полипептидов массой 272 кДа, которые переносят субстраты от одного функционального домена к другому.

Его основная задача заключается в использовании NADPH для катализа образования пальмитата (C16:0, длинноцепочечной насыщенной жирной кислоты) из ацетил- и малонил-КоА.

Ацетил-КоА и малонил-КоА превращаются в жирные кислоты через последовательность процессов декарбоксилативной конденсации Клайзена.

После каждого раунда элонгации кеторедуктаза (KR), дегидратаза (DH) и эноилредуктаза последовательно работают над уменьшением бета-кетогруппы до полностью насыщенной углеродной цепи (ER).

Когда цепь жирной кислоты вырастает до длины 16 углеродов, она высвобождается под действием тиоэстеразы (ТЭ), которая ковалентно связана с фосфопантеиновой простетической группой белка-переносчика ацилов (ACP) (пальмитиновая кислота).

Синтаза целлюлозы (UDP-формирующая)

Основным ферментом, ответственным за производство целлюлозы, является целлюлозосинтаза (EC 2.4.1.12) в ее UDP-форме. Ее обычно называют UDP-глюкозой: (1→4) 4-D-глюкозилтрансферазой для D-глюкана.

GDP-глюкоза используется родственным ферментом, называемым синтазой целлюлозы (GDP-forming) (EC 2.4.1.29). И бактерии, и растения имеют представителей этого семейства ферментов.

Бактериальные члены также могут быть известны как BcsA (бактериальная синтаза целлюлозы) или CelA, а растительные члены обычно известны как CesA (синтаза целлюлозы) или спекулятивная CslA (целлюлозоподобная синтаза) (просто "целлюлаза").

CesA была приобретена растениями в результате эндосимбиоза, давшего начало хлоропласту. Семейство 2 глюкозилтрансфераз включает эту (GT2).

Большая часть биомассы на Земле производится путем биосинтеза и гидролиза ферментами, называемыми гликозилтрансферазами.

Известно, что суперсемейство CesA растений содержит семь подсемейств, а объединенное суперсемейство растений и водорослей - 10.

Единственная группа животных, обладающая этим ферментом, - урохордаты, которые получили его путем горизонтального переноса генов более 530 миллионов лет назад.

Синтаза целлюлозы (GDP-формирующая)

Этот фермент является членом подсемейства гексозилтрансфераз гликозилтрансфераз. Научное название этого класса ферментов - GDP-глюкоза:1,4-бета-D-глюкан 4-бета-D-глюкозилтрансфераза.

Другие часто используемые названия: синтаза целлюлозы (гуанозиндифосфатформирующая), синтетаза целлюлозы и гуанозиндифосфоглюкоза-1,4-бета-глюкан глюкозилтрансфераза. Этот фермент принимает участие в метаболизме сахарозы и крахмала.

Что такое синтетаза?

Термин "синтетаза", иногда известный как "лигаза", относится к любому из класса примерно 50 ферментов, которые катализируют химические реакции, сохраняющие энергию, и являются посредниками между энергозатратными процессами распада и продуктивными синтетическими процессами.

Расщепляя энергичную фосфатную связь, они генерируют энергию, необходимую для катализа объединения двух молекул (во многих случаях путем одновременного преобразования аденозинтрифосфата [АТФ] в аденозиндифосфат [АДФ]).

Лигаза, известная как аминокислотно-РНК-лигаза, катализирует создание углеродно-кислородной связи между трансферной РНК и аминокислотой.

Когда некоторые ферменты, такие как амид-синтетазы и пептид-синтетазы, активны, образуются связи углерод-азот (C-N).

Синтетаза также известна как лигаза

Разница между синтетазой и синтазой

Синтетаза - это фермент, который может катализировать соединение двух больших молекул путем создания новой химической связи, обычно с одновременным гидролизом небольшой химической группы подвески на одной из больших молекул, или катализировать соединение двух соединений, например, соединение C-O, C-S, C-N и т.д.

Лигаза обычно вызывает следующую реакцию:

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

Лигаза может восстанавливать однонитевые разрывы, возникающие в двухцепочечной ДНК во время репликации, а также соединять два комплементарных фрагмента нуклеиновой кислоты.

С другой стороны, синтаза - это фермент, катализирующий процесс синтеза в биохимии. Они включены в категорию лиаз в соответствии с классификацией номеров EC.

Номенклатура

В соответствии с первоначальным определением, синтетазы используют нуклеозидтрифосфаты (такие как ATP, GTP, CTP, TTP и UTP) в качестве источника энергии, а синтазы - нет.

Тем не менее, согласно Объединенной комиссии по биохимической номенклатуре (JCBN), "синтаза" может использоваться для обозначения любого фермента, катализирующего синтез (независимо от того, использует ли он нуклеозидтрифосфаты), но "синтетаза" должна использоваться только для обозначения "лигазы".

Основное различие между синтазой и синтетазой заключается в том, что синтетаза относится к семейству ферментов, которые могут образовывать связи между молекулами, тогда как синтаза - это фермент.

Сравнительная таблица синтазы и синтетазы

Посмотрите это видео, чтобы узнать о синтазе и синтетазе

Заключение

• Синтетазам не нужны НТФ для функционирования, поскольку они катализируют синтетические процессы, требующие гидролиза нуклеозидтрифосфатов (а не просто АТФ).
• Комитет по номенклатуре Международного союза биохимии в 1980-х годах изменил определение синтазы, включив в него все синтетические ферменты, независимо от того, используют они НТФ или нет, и синтетаза стала синонимом лигазы.
• Лигаза - это фермент, который соединяет две меньшие молекулы вместе, используя энергию гидролиза НТФ (обычно через реакцию конденсации).