트랜스페라아제
Transferase트랜스페라아제는 특정 기능기(예:[2] 메틸기 또는 글리코실기)가 한 분자(공여체라고 함)에서 다른 분자(수용체라고 함)로 전달되는 것을 촉매하는 효소 중 하나이다.그것들은 생물학을 통해 수백 가지의 다른 생화학적 경로에 관여하며, 생명의 가장 중요한 과정 중 일부에 필수적입니다.
트랜스페라아제는 세포 내에서 무수한 반응에 관여한다.이러한 반응의 세 가지 예는 티올에스테르를 [3]전달하는 조효소 A(CoA) 전달효소 활성, 트립토판을 [4]대사하는 경로의 일부인 N-아세틸 전달효소 작용, 피루브산을 아세틸 CoA로 [5]변환하는 피루브산 탈수소효소(PDH) 조절이다.트랜스페라아제는 번역 시에도 사용됩니다.여기서 아미노산사슬은 펩티딜전달효소에 의해 전달되는 관능기이다.전달은 리보솜의 A 부위의 tRNA 분자에서 성장 아미노산 사슬의 제거와 P [6]부위의 tRNA에 부착된 아미노산에 대한 후속 추가를 포함한다.
기계적으로, 다음과 같은 반응을 촉매하는 효소는 트랜스페라아제이다.
상기 반응에서는 X가 기증자이고 Y가 [7]수용체이다."그룹"은 전달효소 활성의 결과로 전달되는 기능군이 될 것이다.기증자는 종종 보효소이다.
역사
트랜스페라아제와 관련된 가장 중요한 발견들 중 일부는 1930년대 초에 일어났다.트랜스페라아제 활성의 최초 발견은 베타-갈락토시드가수분해효소, 단백질분해효소, 산/염기 포스파타아제를 포함한 다른 효소 분류에서 일어났다.개별 효소가 그러한 작업을 수행할 수 있다는 것을 깨닫기 전에는, 두 개 이상의 효소가 기능성 기 이동을 [8]수행한다고 믿었다.
아미노산(또는 "트랜스아미나아제"라고도 함)에 의한 아미노산에서 케토산으로의 아민(또는2 NH) 그룹의 전달은 도로시 M에 의해 1930년에 처음 발견되었다. 니덤, 비둘기 가슴 [9]근육에 첨가된 글루탐산이 사라지는 것을 관찰한 후.이 관찰은 나중에 1937년 [10]브라운스타인과 크리츠만이 그것의 반응 메커니즘을 발견함으로써 증명되었다.그들의 분석은 이 가역 반응이 다른 [11]조직에도 적용될 수 있다는 것을 보여주었다.이 주장은 1937년 [12][13]추적기로서 방사성 동위원소를 사용한 루돌프 쇤하이머의 연구에 의해 입증되었다.이것은 차례로 유사한 전달이 아미노산 [14]전달을 통해 대부분의 아미노산을 생산하는 주요 수단이라는 가능성을 열어줄 것이다.
초기 전달효소 연구와 이후 재분류의 또 다른 예는 우리딜 전달효소의 발견을 포함했다.1953년 UDP-포도당 피로인산가수분해효소는 UDP-포도당 및 유기 피로인산으로부터 UTP와 G1P를 가역적으로 생성할 수 있는 것으로 확인되었을 때 전달효소인 [15]것으로 나타났다.
트랜스페라아제와 관련된 역사적 중요성의 또 다른 예는 카테콜-O-메틸 트랜스페라아제에 의한 카테콜아민 분해 메커니즘의 발견이다.이 발견은 Julius Axelrod가 1970년 노벨 생리의학상을 수상한 이유의 큰 부분을 차지했습니다.[16]
전달효소의 분류는 오늘날까지 계속되고 있으며,[17][18] 새로운 것이 자주 발견됩니다.그 예로는 Drosophila의 [19]등측 복부 패턴화에 관여하는 술포전달효소인 Pipe가 있다.처음에 파이프의 정확한 메커니즘은 기판에 [20]대한 정보가 부족하여 알려지지 않았습니다.파이프의 촉매 활성에 대한 연구는 헤파란 [21]황산 글리코사미노글리칸일 가능성을 제거했습니다.추가 연구에 따르면 Pipe는 황화를 [22]위해 난소 구조를 대상으로 한다.현재 파이프는 드로소필라 헤파란 황산염 2-O-술포전달효소이다.[23]
명명법
전달효소의 계통명은 "공여체:수용체 그루프 전달효소"[24]의 형태로 구성됩니다.예를 들어 메틸아민은 다음과 같습니다.L-글루탐산 N-메틸전달효소는 트랜스페라아제 메틸아민-글루탐산 N-메틸전달효소의 표준 명명 규칙이 될 수 있으며, 여기서 메틸아민은 공여체, L-글루탐산염은 수용체, 메틸전달효소는 EC 범주 그룹이다.전달 효소에 의한 이와 같은 작용은 다음과 같이 설명할 수 있습니다.
- 메틸아민+L-글루탐산δ(\ NH3+N-메틸-L-글루탐산[25]
그러나 다른 수용된 이름은 전달 효소에 더 자주 사용되며, 종종 "수용체 그루프 전달 효소" 또는 "도너 그루프 전달 효소"로 형성됩니다.예를 들어 DNA메틸전달효소는 DNA수용체로의 메틸기 전달을 촉매하는 전달효소이다.실제로, 많은 분자가 일반적인 [26]이름 때문에 이 용어를 사용하지 않는다.예를 들어, RNA 중합효소는 이전에 RNA 뉴클레오티딜 전이효소로 알려진 것의 현대적 통칭이다. 이것은 성장하는 RNA 가닥의 3' [27]끝에 뉴클레오티드를 전달하는 뉴클레오티딜 전이효소의 일종이다.EC 분류 체계에서 RNA 중합효소의 수용명은 DNA 지향 RNA 중합효소이다.[28]
분류
전달 효소는 주로 전달되는 생화학 그룹의 유형에 따라 10가지 범주로 나눌 수 있습니다(EC 번호 분류 [29]기준).이러한 범주는 450개 이상의 고유한 [30]효소로 구성됩니다.EC 번호 체계에서 전달 효소는 EC2로 분류되어 있습니다.수소는 전달효소 표적에 관한 한 관능기로 간주되지 않으며, 대신 전자 전달 고려사항으로 인해 [30]산화환원효소 아래에 수소 전달이 포함된다.
| EC 번호 | 예 | 전송된 그룹 |
|---|---|---|
| EC 2.1 | 메틸전달효소 및 포르밀전달효소 | 단탄소군 |
| EC 2.2 | 트랜스케톨라아제 및 트랜스알돌라아제 | 알데히드 또는 케톤기 |
| EC 2.3 | 아실전달효소 | 이동 중에 알킬기가 되는 아실기 또는 그룹 |
| EC 2.4 | 글리코실전달효소, 헥소실전달효소 및 펜토실전달효소 | 글리코실기 및 헥소스와 펜토오스 |
| EC 2.5 | 리보플라빈합성효소 및 클로로필합성효소 | 메틸기 이외의 알킬기 또는 아릴기 |
| EC 2.6 | 트랜스아미나아제 및 옥시미노전달효소 | 질소족 |
| EC 2.7 | 포스포전달효소, 중합효소 및 키나아제 | 인을 포함한 그룹; 아종은 수용체(예를 들어 알코올, 카르복실 등)에 기초한다. |
| EC 2.8 | 황전달효소 및 술포전달효소 | 유황 함유기 |
| EC 2.9 | 셀레노전달효소 | 셀레늄 함유기 |
| EC 2.10 | 몰리브덴전달효소 및 텅스텐전달효소 | 몰리브덴 또는 텅스텐 |
역할.
EC 2.1: 단일 탄소전달효소
EC 2.1은 단일 탄소기를 전달하는 효소를 포함한다.이 범주는 메틸기,[31] 히드록시메틸기, 포밀기, 카르복시기, 카르바모일기 및 아미도기의 전달로 구성됩니다.예를 들어, 카바모일 전달효소는 한 분자에서 다른 [32]분자로 카바모일기를 전달한다.카르바모일기는 NHCO [33]공식에2 따른다.ATCase에서 이러한 전달은 카르바모일 인산염 + L-아스파르트산 L-carbamoyl 아스파르트산 +[34] 인산염으로 표기된다.
EC 2.2: 알데히드 및 케톤전달효소
알데히드 또는 케톤기를 전달하고 EC 2.2에 포함된 효소.이 범주는 다양한 트랜스케톨라아제 [35]및 트랜스알돌라아제들로 구성됩니다.알데히드전달효소의 이름인 트랜스알돌라아제는 펜토오스 인산 [36]경로의 중요한 부분이다.디히드록시아세톤이 글리세린알데히드 3-인산(G3P라고도 함)으로 작용한다.반응은 세도헵툴로오스 7-인산 + 글리세린알데히드 3-인산 { \ 에리트로스 4-인산 +[37] 과당 6-인산이다
EC 2.3: 아실전달효소
전달 과정에서 알킬기가 되는 아실기 또는 아실기의 전달은 EC 2.3의 주요 측면이다.또한 아미노아실기와 비아미노아실기를 구별한다.펩티딜전달효소는 [38]번역 중 펩타이드 결합의 형성을 촉진하는 리보자임이다.아미노아실전달효소로서 펩티딜-tRNA + 아미노아실-tRNAB[39]na { \} tRNA +A 펩티딜 아미노아실-tRNA의 전달을 촉매한다.
EC 2.4: 글리코실, 헥소실 및 펜토실전달효소
EC 2.4는 글리코실기를 전달하는 효소뿐만 아니라 헥소스와 펜토스를 전달하는 효소를 포함한다.글리코실전달효소는 단당류를 다른 [40]분자로 전달하여 이당류와 다당류의 생합성에 관여하는 EC 2.4 전달효소의 하위 범주이다.대표적인 글리코실전달효소는 2개의 단백질 서브유닛을 가진 이합체인 유당합성효소이다.이것의 주요 작용은 포도당과 [41]UDP-갈락토스로부터 유당을 생산하는 것이다.이는 UDP-β-D-갈락토스 + D-포도당δ {} UDP + [42]유당 경로를 통해 발생한다.
EC 2.5: 알킬 및 아릴전달효소
EC 2.5는 알킬기 또는 아릴기를 전달하는 효소와 관련이 있지만 메틸기는 포함하지 않는다.이는 EC 2.3에 포함된 알킬기가 이전될 때 알킬기가 되는 기능군과 대조적이다. EC 2.5는 현재 하위 클래스를 하나만 보유하고 있다.알킬과 아릴전달효소.[43]예를 들어 시스테인 합성효소는 O-아세틸-L-세린3 및 황화수소로부터 아세트산과 시스테인의 형성을 촉매한다: O-아세틸-L-세린3 + HS2 { L-시스테인 + 아세테이트.[44]
EC 2.6: 질소전달효소
질소 그룹의 이동과 일치하는 그룹은 EC 2.6이다.이것은 트랜스아미나아제(아미노기전달효소)와 같은 효소, 그리고 극소수의 옥시미노기전달효소 및 기타 질소기전달효소를 포함한다.EC 2.6은 이전에는 아미디노전달효소([45]amidinotransferase)를 포함하였으나 이후 EC 2.1(단일 탄소전달효소)티로신, 페닐알라닌, 트립토판에 작용 가능한 아스파르트산 트랜스아미나아제에서는 아미노기를 분자 간에 [46]가역적으로 전달한다.
예를 들어, 반응은 L-aspartate +2-oxoglutarate \ oxaloacetate + L-glutamate의 [47]순서로 이루어집니다.
EC 2.7: 인전달효소
EC 2.7은 인 함유기를 전달하는 효소를 포함하지만 뉴클로티딜 전이효소도 포함한다.[48]서브카테고리 포스포트랜스퍼레이스는 전달을 받아들이는 [24]그룹의 종류에 따라 분류된다.인산염 수용체로 분류되는 그룹에는 알코올, 카르복시기, 질소기 [29]및 인산기가 포함됩니다.이 전달효소 서브클래스의 또 다른 구성 요소는 다양한 키나아제이다.대표적인 키나제는 단백질 키나아제 하위군을 구성하는 사이클린 의존성 키나제(또는 CDK)이다.이름에서 알 수 있듯이 CDK는 활성화를 [49]위해 특정 사이클린 분자에 크게 의존합니다.CDK-사이클린 복합체는 결합되면 세포 [50]주기 내에서 기능을 수행할 수 있다.
CDK에 의해 촉매되는 반응은 ATP + 표적 단백질 \ ADP + 인산단백질이다.[51]
EC 2.8: 유황전달효소
황 함유기의 전달은 EC 2.8에서 다루며, 황 전달효소, 술포 전달효소, CoA 전달효소 등의 하위 범주와 알킬티오기를 [53]전달하는 효소로 세분화된다.황산염기 [54]공여체로서 PAPS를 사용하는 것이 술포트전달효소이다.이 소분류는 광범위한 [55]표적화 능력을 가진 알코올 술포전달효소이다.이로 인해 알코올 술포트랜스퍼레이스는 "히드록시스테로이드 술포트랜스퍼레이스", "스테로이드 술포키나아제", "에스트로겐 술포트랜스퍼레이스"[56]를 포함한 여러 다른 이름으로도 알려져 있다.그 활동의 감소는 인간의 [57]간질환과 관련이 있다.이 전달효소는 3'-포스포아데닐 황산염 + 알코올 } 아데노신 3', 5'비스인산염 + 알킬 [58]황산염의 반응을 통해 작용한다.
EC 2.9: 셀레늄전달효소
EC 2.9는 셀레늄 함유기를 [59]전달하는 효소를 포함한다.이 범주는 전달 효소를 두 개만 포함하므로 전달 효소의 가장 작은 범주 중 하나이다.1999년 분류 시스템에 처음 추가된 셀레노시스테인 합성효소는 세릴-tRNA(Sec UCA)를 셀레노시스테일-tRNA(Sec UCA)[60]로 변환한다.
EC 2.10: 금속전달효소
EC 2.10의 범주에는 몰리브덴 또는 텅스텐 함유기를 전달하는 효소가 포함된다.그러나 2011년 현재 몰리브도프테린 [61]몰리브도트랜스퍼라아제라는 한 가지 효소만 추가되었다.이 효소는 [62]대장균의 MoCo 생합성 성분이다.반응의 촉매는 아데닐-몰리브탑테린 + 몰리브덴 \} 몰리브덴 보조인자 + [63]AMP이다.
조직 혈액형에서의 역할
A와 B 전달 효소는 인간 ABO 혈액형 시스템의 기초이다.A와 B 전달효소 모두 글리코실 전달효소이며, 이는 당 분자를 H-항원 [64]물질로 전달한다는 것을 의미한다.이것은 H-항원이 A/B [64]항원으로 알려진 당단백질과 당지질 결합체를 합성할 수 있게 한다.A 전이효소의 전체 이름은 α-1-3-N-아세틸갈락토사미닐전달효소이며[65], 세포 내 기능은 H-항원에 N-아세틸갈락토사민을 첨가하여 A-항원을 [66]: 55 생성하는 것이다.B전달효소의 전체 이름은 알파 1-3-갈락토실전달효소이며,[65] 세포 내 기능은 H-항원에 갈락토오스 분자를 첨가하여 [66]B-항원을 생성하는 것이다.
호모 사피엔스는 네 가지 혈액형 중 하나를 가질 수 있다.A형(A항원 표현), B형(B항원 표현), AB형(A항원과 B항원 모두 표현) 및 O형(A항원과 B항원 [67]모두 표현)입니다.A와 B 전달효소 유전자는 [68]9번 염색체에 있다.이 유전자는 7개의 엑손과 6개의[69] 인트론을 포함하고 있으며 유전자 자체는 [70]18kb가 넘는다.A와 B 전달 효소에 대한 대립 유전자는 매우 유사합니다.결과 효소는 4개의 아미노산 [66]잔류물에서만 차이가 난다.서로 다른 잔류물은 [66]: 82–83 효소의 위치 176, 235, 266 및 268에 있습니다.
결점
.
트랜스페라아제 결핍은 많은 흔한 질병의 근원이다.트랜스페라아제 결핍의 가장 일반적인 결과는 세포 생성물의 축적이다.
SCOT 결핍증
숙시닐-CoA:3-케토산 CoA전달효소 결핍증(또는 SCOT 결핍증)은 케톤의 [71]축적을 일으킨다.케톤은 체내의 지방이 분해되면서 생성되고 중요한 에너지원입니다.[72]케톤을 이용할 수 없는 것은 간헐적인 케토산증을 유발하며,[72] 이는 보통 유아기에 처음 나타난다.질병 환자들은 메스꺼움, 구토, 음식을 먹을 수 없고 호흡곤란을 [72]겪는다.극단적인 경우, 케토산증은 혼수상태와 [72]사망으로 이어질 수 있다.그 결핍은 OXCT1 [73]유전자의 돌연변이에 의해 야기된다.치료는 대부분 환자의 [74]식단 조절에 의존한다.
CPT-II 결핍증
카르니틴 팔미토일전달효소 II 결핍증(CPT-II 결핍증이라고도 함)은 인체가 미토콘드리아로 지방산을 운반하여 연료원으로 [75]처리하는 능력이 부족하기 때문에 과도한 긴 사슬 지방산으로 이어진다.그 병은 유전자 CPT2의 [76]결함으로 인해 발생한다.이 결핍은 치명적인 신생아, 심각한 유아성 심근경련, 근질환의 [76]세 가지 방법 중 하나로 환자에게 나타난다.근병증은 결손의 가장 덜 심각한 형태이며 환자의 [76]수명 중 어느 시점에서나 나타날 수 있다.다른 두 가지 형태는 [76]유아기에 나타난다.치명적인 신생아 형태와 심각한 유아 형태의 일반적인 증상은 간부전, 심장 질환, 발작 및 [76]사망이다.근병증은 격렬한 운동 [76]후 근육통과 쇠약함을 특징으로 한다.치료에는 일반적으로 식이 수정과 카르니틴 [76]보충제가 포함됩니다.
갈락토세미아
갈락토오스혈증은 단순 [77]당인 갈락토스를 처리할 수 없기 때문에 발생한다.이 결핍은 갈락토스-1-인산우리딜전달효소(GALT) 유전자가 돌연변이를 몇 개라도 가지고 있을 때 발생하며,[78][79] GALT의 생성량 부족을 초래한다.갈락토세미아에는 클래식과 두아르테의 [80]두 가지 형태가 있다.두아르테 갈락토오스혈증은 일반적으로 전통적인 갈락토오스혈증보다 덜 심각하며 갈락토키나아제 [81]결핍에 의해 발생한다.갈락토오스혈증은 모유 속의 당분을 처리할 수 없게 만들어 [81]생후 며칠 안에 구토와 거식증을 일으킨다.대부분의 증상은 [81]체내 갈락토오스-1-인산이 축적되어 발생한다.일반적인 증상으로는 간부전,[82] 패혈증, 성장장애, 정신장애 등이 있다.두 번째 독성 물질인 갈락티톨의 축적은 눈의 수정체에서 일어나 [83]백내장을 일으킨다.현재, 이용할 수 있는 유일한 치료법은 조기 진단에 이어 유당이 없는 식단을 고수하고 [84]발병할 수 있는 감염에 항생제를 처방하는 것이다.
콜린아세틸전달효소결핍증
콜린 아세틸전달효소(ChAT 또는 CAT)는 신경전달물질인 아세틸콜린을 생성하는 중요한 [85]효소이다.아세틸콜린은 기억력, 주의력, 수면, [86][87][88]각성과 같은 많은 신경정신 기능에 관여한다.이 효소는 구상이고 단일 아미노산 [89]사슬로 구성되어 있습니다.ChAT는 신경 세포의 시냅스에서 아세틸 조효소 A에서 콜린으로 아세틸기를 전달하는 기능을 하며 용해성과 막 [89]결합의 두 가지 형태로 존재한다.ChAT 유전자는 [90]10번 염색체에 있다.
알츠하이머병
ChAT의 발현 감소는 알츠하이머병의 [91]특징 중 하나이다.알츠하이머 환자는 측두엽, 두정엽,[92] 전두엽을 포함한 뇌의 여러 부위에서 3090%의 활동 감소를 보인다.그러나 ChAT 결핍이 이 [89]질병의 주된 원인이라고는 생각되지 않는다.
근위축성 측삭경화증(ALS 또는 루게릭병)
ALS 환자는 척수와 [93]뇌의 운동 뉴런에서 ChAT 활성의 현저한 감소를 보인다.낮은 수준의 ChAT 활동은 질병의 초기 징후이며 운동 뉴런이 죽기 훨씬 전에 발견될 수 있습니다.이것은 환자가 증상이 [94]나타나기 전에 감지될 수도 있다.
헌팅턴병
헌팅턴병 환자들 또한 ChAT [95]생산량이 현저하게 감소하는 것을 보여준다.생산량 감소의 구체적인 원인은 분명하지 않지만 가시가 있는 수상돌기를 가진 중형 운동 뉴런의 죽음은 ChAT [89]생산의 낮은 수준으로 이어진다고 여겨진다.
정신분열증
정신분열증 환자들은 또한 ChAT의 감소된 수치를 나타내며, 이는 뇌와[96] 핵의 메조폰틴 절단에 [97]국소화되어 있으며, 이는 이러한 [89]환자에 의해 경험되는 인지 기능의 감소와 관련이 있는 것으로 여겨진다.
영아 돌연사 증후군(SIDS)
최근 연구에 따르면 SIDS 유아들은 시상하부와 [89]선조체 모두에서 ChAT 수치가 감소하는 것으로 나타났다.SIDS 유아들은 또한 미주신경계에서 [98]ChAT를 생성할 수 있는 더 적은 뉴런을 보인다.이러한 수질의 결함은 심혈관 및 [98]호흡기와 같은 필수적인 자율 기능을 제어할 수 없게 할 수 있다.
선천성근력증후군(CMS)
CMS는 [99]치명적일 수 있는 무호흡(호흡 불능)이 반복적으로 발생하는 신경근 전달의 결함으로 특징지어지는 질병 패밀리입니다.ChAT 결핍은 전이 문제가 시냅스 [100]전에 발생하는 근육증 증후군에 관련된다.이러한 증후군은 환자가 아세틸콜린을 [100]재동기화할 수 없는 것이 특징이다.
생명공학에서의 사용
단말전송효소
말단 전달효소는 DNA를 표시하거나 플라스미드 [101]벡터를 생성하는 데 사용될 수 있는 전달효소이다.디옥시뉴클레오티드를 기존 DNA 분자의 하류단 또는 3'단에 템플릿 형태로 첨가함으로써 이 두 가지 과제를 모두 달성한다.Terminal transferase는 RNA [101]프라이머 없이 기능할 수 있는 몇 안 되는 DNA 중합효소 중 하나입니다.
글루타치온전달효소
글루타티온 전이효소(GST)의 종류는 매우 다양하기 때문에 많은 생물공학적 목적으로 사용될 수 있다.식물은 세포의 나머지로부터 독성 [102]금속을 분리하는 수단으로 글루타치온 전이효소를 사용한다.이러한 글루타치온 전달효소는 제초제나 [103]살충제와 같은 오염물질을 검출하는 바이오센서를 만드는데 사용될 수 있다.글루타치온 전이효소는 또한 트랜스제닉 식물에서 생체 [103]및 비생물적 스트레스 모두에 대한 저항성을 증가시키기 위해 사용된다.글루타치온 전이효소는 약물 [103]내성에 대한 역할 때문에 항암제의 표적으로 현재 연구되고 있다.또한 글루타치온전달효소 유전자는 산화손상을 방지하는 능력으로 연구되어 트랜스제닉 컬티겐의 [104]내성이 향상되었다.
고무전달효소
현재 천연고무의 상업적 공급원은 헤베아 공장(Hevea Brasiliensis)뿐이다.천연고무는 여러 가지 상업적 [105]용도에서 합성고무보다 우수하다.담배, [106]해바라기 등 천연고무를 합성할 수 있는 트랜스제닉 식물 생산에 힘쓰고 있다.이러한 노력은 이러한 유전자를 다른 [106]식물에 전달하기 위해 고무전달효소 복합체의 서브유닛을 배열하는 데 초점을 맞추고 있다.
막관련전달효소
많은 전달효소는 말초막 단백질로서 생물학적 막과 결합하거나 단일 막 통과 [107]나선을 통해 막에 고정됩니다. 예를 들어 골지 기구의 수많은 글리코실 전달효소입니다.다른 일부는 다경간막 통과 단백질, 예를 들어 특정 올리고사카릴 전이효소 또는 MPEG 계열의 마이크로솜 글루타티온 S 전이효소이다.
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