E.C. 6 klassen av ligasenzymer omfattar synthaser och synthetaser. De deltar i syntetiska reaktioner och katalyserar kombinationen av två molekyler samtidigt som de bryter difosfatlänken i ATP eller en annan jämförbar trifosfat.

Till skillnad från syntetaser, som använder ATP som energikälla vid syntesen av biologiska föreningar, är syntaser alla ligaser som katalyserar syntesen av biologiska föreningar utan att använda ATP som energikälla.

I den här artikeln får du veta exakt vad som är skillnaden mellan syntetas och syntetas.

Vad är syntas?

En syntas är ett enzym som katalyserar syntesprocessen inom biokemin. Tänk på att den biologiska nomenklaturen ursprungligen skiljde mellan syntetaser och syntaser.

Enligt den ursprungliga definitionen använder syntetaser nukleosidtrifosfater (t.ex. ATP, GTP, CTP, TTP och UTP) som energikälla, medan syntetaser inte gör det.

Enligt Joint Commission on Biochemical Nomenclature (JCBN) kan "synthas" användas för att hänvisa till alla enzymer som katalyserar syntes (oavsett om de använder nukleosidtrifosfater eller inte), men "synthetas" bör endast användas för att hänvisa till "ligas".

Här är en lista med exempel på olika typer av synteser:

• ATP-syntas
• Citratsyntas
• Tryptofansyntas
• Pseudouridin-syntas
• Fettsyrasyntas
• Cellulosasyntas (UDP-bildande)
• Cellulosasyntas (GDP-bildande)

ATP-syntas

Adenosindifosfat (ADP) och oorganisk fosfat används för att skapa energilagringsmolekylen adenosintrifosfat (ATP) av ett protein som kallas ATP-syntas (Pi).

Den kategoriseras som ett ligas eftersom den modifierar ADP genom att bilda en P-O-länk (fosfodiesterbindning). En molekylär enhet som kallas ATP-syntas.

Energimässigt är produktionen av ATP från ADP och Pi oönskad, och processen skulle vanligtvis gå åt andra hållet.

En koncentrationsgradient av protoner (H+) över det inre mitokondrialmembranet hos eukaryoter eller plasmamembranet hos bakterier driver denna reaktion framåt genom att ATP-syntesen under cellulär andning kopplas till gradienten.

I växter använder ATP-syntas en protongradient som bildas i thylakoidlumen över thylakoidmembranet och in i kloroplaststroma för att producera ATP under fotosyntesen.

När det gäller ATPas är eukaryota ATP-syntaser F-ATPaser som fungerar "i omvänd riktning". Denna typ diskuteras främst i den här artikeln. FO- och F1-underenheterna i ett F-ATPas har en roterande motormekanism som möjliggör ATP-syntes.

Det finns olika typer av syntas

Citratsyntas

Nästan alla levande celler innehåller enzymet citratsyntas, som fungerar som en pacemaker i citronsyracykelns första steg och kallas E.C. 2.3.3.1 (tidigare 4.1.3.7). (eller Krebscykeln).

Citratsyntaset finns i mitokondriematrisen i eukaryota celler, även om kärn-DNA, inte mitokondrie-DNA, kodar för det.

Det skapas i cytoplasman av cytoplasmatiska ribosomer och flyttas sedan till mitokondriernas matris.

En typisk kvantitativ enzymmarkör för förekomsten av intakta mitokondrier är citratsyntas. Citratsyntas toppaktivitet avslöjar hur många mitokondrier som finns i skelettmuskulaturen.

Högintensiv intervallträning har potential att öka den maximala aktiviteten mer än varken uthållighetsträning eller högintensiv intervallträning.

Acetylkoenzym A har en acetatrest med två kol och en molekyl av oxaloacetat med fyra kol kondenserar för att generera citrat med sex kol, som produceras genom kondensationsreaktionen som katalyseras av citratsyntas.

Tryptofansyntas

De två sista stegen i produktionen av tryptofan katalyseras av enzymet tryptofansyntas, även känt som tryptofansyntetas.

Eubakterier, arkebakterier, protister, svampar och växter är vanliga värdar för den. Animalia har den dock inte. Vanligtvis uppträder den som en 2 2 2-tetramer.

Underenheterna katalyserar den reversibla omvandlingen av indol-3-glycerolfosfat till indol och glyceraldehyd-3-fosfat (G3P) (IGP).

I en pyridoxalfosfat (PLP)-beroende process katalyserar underenheterna den irreversibla kondensationen av indol och serin för att generera tryptofan.

En intern hydrofob kanal som är 25 angströmmar lång och ligger i enzymet förbinder varje aktiv plats med den intilliggande aktiva platsen.

Detta främjar substratkanalisering, en mekanism genom vilken indol som produceras på aktiva platser diffunderar direkt till andra aktiva platser. Tryptofansyntas innehåller allosteriskt kopplade aktiva platser.

Eubakterier, arkebakterier, protister, svampar och växter har ofta upptäckts innehålla tryptofansyntas. Människor och andra djur saknar tryptofansyntas.

Tryptofan är en av de nio nödvändiga aminosyrorna för människan och en av de tjugo vanliga aminosyrorna. Tryptofan är därför viktigt i människans kost.

Det är också känt att tryptofansyntetas kan använda indolanaloger, t.ex. fluorerade eller metylerade indoler, som substrat för att producera motsvarande tryptofananaloger.

Pseudouridin

Den grekiska bokstaven psi- används för att förkorta pseudouridin, en isomer av nukleosiden uridin där uracilen är förenad med kolatomen genom en kol-kol-länk i stället för en kväve-kol-glykosidförbindelse. (Uracil kallas ibland för "pseudouracil" i detta arrangemang.)

Den vanligaste RNA-förändringen i cellulärt RNA är pseudouridin. RNA kan genomgå över 100 kemiskt unika förändringar under transkription och syntes.

Förutom de fyra konventionella nukleotiderna kan dessa potentiellt påverka RNA-uttrycket efter transkription och ha ett antal funktioner i cellen, inklusive RNA-translation, lokalisering och stabilitet.

En av dessa är pseudouridin, en C5-glykosidisomer av uridin med en C-C-bindning mellan ribosesockrets C1 och uracils C5 i stället för den typiska C1-N1-bindningen i uridin.

Den har ytterligare rotationsrörlighet och konformationell flexibilitet på grund av C-C-bindningen. Dessutom har pseudouridinets N1-position ytterligare en vätebindningsdonator.

Pseudouridin, även kallat 5-ribosyluracil, är en välkänd men ändå mystisk komponent i strukturellt RNA (överförings-RNA, ribosomalt RNA, små nukleära RNA (snRNA) och små nukleolära RNA). Nyligen upptäcktes det även i kodande RNA.

Det var det första som upptäcktes, är det vanligaste och finns i livets alla tre evolutionära områden. I jästens tRNA utgör pseudouridin cirka 4 % av nukleotiderna.

Genom bildandet av ytterligare vätebindningar med vatten kan denna basförändring stabilisera RNA och förbättra basstaplingen.

Antalet pseudouridiner ökar med organismens komplexitet. Det finns 11 pseudouridiner i Escherichia coli:s rRNA, 30 i jästens cytoplasmatiska rRNA, en ändring i mitokondriernas 21S rRNA och ungefär 100 i människans rRNA.

Det har visats att pseudouridin i rRNA och tRNA finjusterar och stabiliserar den regionala strukturen och bidrar till att upprätthålla deras roller i mRNA-dekodning, ribosomernas sammansättning, bearbetning och översättning.

Det har visats att pseudouridin i snRNA förbättrar gränssnittet mellan pre-mRNA och det spliceosomala RNA:t för att hjälpa till att reglera splicing.

Fettsyra-syntas

FASN-genen hos människor kodar för det enzym som kallas fettsyrasyntas (FAS). Ett multienzymprotein som kallas fettsyrasyntas katalyserar syntesen av fettsyror.

Det är ett helt enzymsystem, inte bara ett enzym, som består av två identiska 272 kDa multifunktionella polypeptider som överför substrat från en funktionell domän till nästa.

Dess primära uppgift är att använda NADPH för att katalysera skapandet av palmitat (C16:0, en långkedjig mättad fettsyra) från acetyl- och malonyl-CoA.

Acetyl-CoA och malonyl-CoA omvandlas till fettsyror genom en sekvens av dekarboxylativa Claisen-kondensationsprocesser.

Efter varje förlängningsomgång arbetar ett ketoreduktas (KR), dehydratas (DH) och enoylreduktas i tur och ordning för att minska betaketogruppen till den fullständigt mättade kolkedjan (ER).

När fettsyrekedjan har vuxit till en längd av 16 kolhydrater frigörs den av ett thioesteras (TE), som är kovalent kopplat till den fosfopantetheinprotetiska gruppen i ett acylbärarprotein (ACP) (palmitinsyra).

Cellulosasyntas (UDP-bildande)

Det primära enzymet som ansvarar för att producera cellulosa är cellulosasyntas (EC 2.4.1.12) i sin UDP-bildande form. Det kallas i allmänhet UDP-glukos: (1→4) Enzymologins 4-D-glukosyltransferas för D-glukan.

GDP-glukos används av ett besläktat enzym som kallas cellulosasyntas (GDP-bildande) (EC 2.4.1.29). Både bakterier och växter har medlemmar av denna enzymfamilj.

Bakteriella medlemmar kan också kallas BcsA (bakteriellt cellulosasyntas) eller CelA, medan växtmedlemmar vanligtvis kallas CesA (cellulosasyntas) eller det spekulativa CslA (cellulosasyntasliknande) (helt enkelt "cellulosa").

CesA förvärvades av växterna som ett resultat av endosymbiosen som gav upphov till kloroplasten. Glukosyltransferaserna i familj 2 omfattar denna (GT2).

Merparten av biomassan på jorden produceras genom biosyntes och hydrolys av enzymer som kallas glykosyltransferaser.

Växternas CesA-superfamilj innehåller sju underfamiljer och den kombinerade superfamiljen för växter och alger innehåller tio.

Den enda djurgrupp som har detta enzym är urokordaterna, som fick det genom horisontell genöverföring för mer än 530 miljoner år sedan.

Cellulosasyntas (GDP-bildande)

Detta enzym tillhör hexosyltransferas-subfamiljen av glykosyltransferaser. Denna enzymklass kallas med sitt vetenskapliga namn GDP-glukos:1,4-beta-D-glukan 4-beta-D-glukosyltransferas.

Andra namn som ofta används är cellulosasyntas (guanosindifosfatbildande), cellulosasyntetas och guanosindifosoglukos-1,4-betaglukan-glukosyltransferas. Detta enzym deltar i metabolismen av sackaros och stärkelse.

Vad är syntetas?

Termen "syntetas", som ibland kallas "ligas", avser en klass av cirka 50 enzymer som katalyserar kemiska energibesparande reaktioner och förmedlar mellan energikrävande nedbrytningshändelser och produktiva syntetiska processer.

Genom att klyva en energirik fosfatbindning genererar de den energi som behövs för att katalysera kombinationen av två molekyler (i många fall genom samtidig omvandling av adenosintrifosfat [ATP] till adenosindifosfat [ADP]).

Ett ligas som kallas aminosyra-RNA-ligas är ett ligas som katalyserar skapandet av en kolsyrebindning mellan ett transfer-RNA och en aminosyra.

När vissa enzymer, t.ex. amidsyntetaser och peptidsyntetaser, är aktiva bildas kol-stickämnesbindningar (C-N-bindningar).

Syntetas är också känt som ligas.

Skillnaden mellan syntetas och syntas

Ett syntetas är ett enzym som kan katalysera sammanfogningen av två stora molekyler genom att skapa en ny kemisk bindning, vanligtvis med samtidig hydrolys av en liten kemisk grupp på en av de större molekylerna, eller som kan katalysera sammanfogningen av två föreningar, t.ex. sammanfogning av C-O, C-S, C-N osv.

Ett ligas orsakar vanligtvis följande reaktion:

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

Där de beroende, små grupperingarna representeras av små bokstäver. Ligas kan reparera enkelsträngsbrott som uppstår i dubbelsträngat DNA under replikationen samt länka samman två komplementära nukleinsyrefragment.

Syntas är å andra sidan ett enzym som katalyserar syntesprocessen inom biokemin. De ingår i kategorin lyaser enligt EC-nummerkategoriseringen.

Nomenklatur

Kom ihåg att den biologiska nomenklaturen ursprungligen gjorde skillnad mellan syntetaser och syntaser. Enligt den ursprungliga definitionen använder syntetaser nukleosidtrifosfater (t.ex. ATP, GTP, CTP, TTP och UTP) som energikälla, medan syntaser inte gör det.

Enligt Joint Commission on Biochemical Nomenclature (JCBN) kan "synthas" användas för att hänvisa till alla enzymer som katalyserar syntes (oavsett om de använder nukleosidtrifosfater eller inte), men "synthetas" bör endast användas för att hänvisa till "ligas".

Den främsta skillnaden mellan syntetas och syntetas är att syntetas är en familj av enzymer som kan skapa bindningar mellan molekyler, medan syntetas är ett enzym.

Jämförelsetabell för syntetas och syntetas

Titta på den här videon för att få veta mer om syntetas och syntetas

Slutsats

• Synthetaser behöver inte NTP för att fungera eftersom de katalyserade syntetiska processer som krävde hydrolys av nukleosidtrifosfater (inte bara ATP).
• International Union of Biochemistry's Nomenclature Committee ändrade definitionen av syntas på 1980-talet för att omfatta alla syntetiska enzymer, oavsett om de använder NTP eller inte, och syntetas blev synonymt med ligas.
• Ligas är ett enzym som sammanfogar två mindre molekyler genom att utnyttja energin från NTP-hydrolys (vanligtvis genom en kondensationsreaktion).