TRANSFERASAS: PROCESSOS, FUNCIONS, NOMENCLATURA I SUBCLASSES - BIOLOGIA - 2025

Les transferases són enzims encarregats de transferir grups funcionals d'un substrat que actua com a donador a un altre que actua com a receptor. La majoria dels processos metabòlics essencials per a la vida involucren enzims transferases.

La primera observació de les reaccions catalitzades per aquests enzims va ser documentada en 1953 pel Dr. RK Morton, qui va observar la transferència d'un grup fosfat des d'una fosfatasa alcalina cap a una β-galactosidasa que actuava com a receptora de el grup fosfat.

Glicina N-metiltransferasa (Font: Jawahar Swaminathan and MSD staff at the European Bioinformatics Institute via Wikimedia Commons)

La nomenclatura dels enzims transferases generalment es realitza d'acord a la naturalesa de la molècula que accepta el grup funcional en la reacció, per exemple: ADN-metiltransferasa, Glutatió-transferasa, 1,4-α-glucans 6-α-glucosiltransferasa, entre d'altres.

Les transferases són enzims amb importància biotecnològica, especialment en la indústria d'aliments i fàrmacs. Els seus gens poden ser modificats perquè compleixin activitats específiques en els organismes, contribuint així de manera directa a la salut de l'consumidor, més enllà de l'benefici nutricional.

Els fàrmacs prebiòtics per a la flora intestinal són rics en transferases, ja que aquestes participen en la formació de carbohidrats que afavoreixen el creixement i desenvolupament de microorganismes benèfics a l'intestí.

Les deficiències, danys estructurals i interrupcions en els processos catalitzats per les transferases causen l'acumulació de productes a l'interior cel·lular, de manera que moltes malalties i patologies diferents s'associen amb tals enzims.

El mal funcionament de les transferases causa malalties com la galactosèmia, l'Alzheimer, la malaltia de Huntington, entre d'altres.

Processos biològics en els quals participen

Entre el gran nombre de processos metabòlics en els quals participen les transferases es troben la biosíntesi de glucòsids i el metabolisme dels sucres en general.

Un enzim glucotransferasa és l'encarregada de la conjugació dels antígens A i B a la superfície dels glòbuls vermells. Aquestes variacions en la unió d'antígens s'originen per un polimorfisme dels aminoàcids Pro234Ser de l'estructura original de les B-transferases.

Les Glutatió-S-transferasa en el fetge participa en la desintoxicació de les cèl·lules hepàtiques, ajudant a protegir-les de les espècies reactives de l'oxigen (ROS), dels radicals lliures i dels peròxids d'hidrogen que s'acumulen al citoplasma cel·lular i són altament tòxics.

Glutatió-S-Transferasa (Font: Jawahar Swaminathan and MSD staff at the European Bioinformatics Institute via Wikimedia Commons)

La aspartat carbamoil transferasa catalitza la biosíntesi de pirimidines en el metabolisme dels nucleòtids, components fonamentals dels àcids nucleics i molècules d'alta energia emprades en múltiples processos cel·lulars (com l'ATP i el GTP, per exemple).

Les transferases participen de manera directa en la regulació de molts processos biològics a l'silenciar per mecanismes epigenètics les seqüències d'ADN que codifiquen la informació necessària per a la síntesi dels elements cel·lulars.

Les histones acetiltransferasas acetilan residus conservats de lisina en les histones mitjançant la transferència d'un grup acetil des d'una molècula d'acetil-CoA. Aquesta acetilació estimula l'activació de la transcripció associada amb el desenvolupament o relaxació de l'eucromatina.

Les fosfotransferasas catalitzen la transferència de grups fosfat en probablement tots els contextos metabòlics cel·lulars. Té un paper important en la fosforilació de carbohidrats.

Les aminotransferases catalitzen el trasllat reversible dels grups amino des dels aminoàcids fins als oxoàcids, una de les nombroses transformacions dels aminoàcids intervinguda per enzims dependents de vitamina B6.

funcions

Les transferases catalitzen el moviment de grups químics complint amb la reacció que es mostra de seguida. En la següent equació la lletra "X" representa la molècula donadora de el grup funcional "I" i "Z" actua com l'acceptor.

XY + Z = X + YZ

Aquestes són enzims amb elements electronegatius i nucleòfils forts en la seva composició; aquests elements són els responsables de la capacitat de transferència de l'enzim.

Els grups mobilitzats per les transferases generalment són residus aldehídicos i cetònics, acil, glucosil, llogo, grups nitrogenats i rics en nitrogen, fòsfor, grups que contenen sofre, entre d'altres.

Nomenclatura

La classificació de les transferases segueix les regles generals de la classificació dels enzims proposades per la Comissió d'Enzims (Enzyme Comission) el 1961. Segons el comitè, cada enzim rep un codi numèric per a la seva classificació.

La posició dels nombres en el codi indica cadascuna de les divisions o categories en la classificació i aquests números estan precedits per les lletres "EC".

En la classificació de les transferases el primer número representa la classe enzimàtica, el segon nombre simbolitza el tipus de grup que transfereixen i el tercer nombre es refereix a el substrat sobre el qual actuen.

La nomenclatura de la classe de les transferases és EC.2. Posseeix deu subclasses, de manera que es troben enzims amb el codi des EC.2.1 fins al EC.2.10. Cada denotació de la subclasse es realitza principalment d'acord amb el tipus grup que transfereix l'enzim.

subclasses

Les deu classes d'enzims dins de la família de les transferases són:

EC.2.1 Transfereixen grups d'un àtom de carboni

Transfereixen grups que inclouen un únic carboni. La metiltransferasa, per exemple, transfereix un grup metil (CH3) a les bases nitrogenades de l'ADN. Els enzims d'aquest grup regulen de manera directa la traducció de gens.

EC.2.2 Transfereixen grups aldehídicos o cetònics

Mobilitzen grups aldehid i grups cetona tenint sacàrids com a grups receptors. La carbamiltransferasa representa un mecanisme de regulació i síntesi de les pirimidines.

EC.2.3 Aciltransferasas

Aquests enzims transfereixen grups acil a derivats dels aminoàcids. La peptidil transferasa realitza la formació essencial dels enllaços peptídics entre els aminoàcids adjacents durant el procés de traducció.

EC.2.4 glicosiltransferases

Catalitzen la formació d'enllaços glicosídics utilitzant grups sucres fosfatats com a grups donadors. Tots els éssers vius presenten seqüències d'ADN per a les glucosiltransferasas, ja que aquestes participen en la síntesi de glicolípids i glicoproteïnes.

EC.2.5 Transfereixen grups llogo o aril, a part dels grups metil

Mobilitzen grups alquil o aril (diferents a CH3) com a grups dimetilos, per exemple. Entre elles es troba la glutatió transferasa, que es va esmentar anteriorment.

EC.2.6 Transfereixen grups nitrogenats

Els enzims d'aquesta classe transfereixen grups amb nitrogen com -NH2 i -NH. Entre aquests enzims es troben les aminotransferases i transaminases.

EC.2.7 Transfereixen grups que contenen grups fosfat

Catalitzen la fosforilació dels substrats. Generalment els substrats d'aquestes fosforilacions són sucres i altres enzims. Les fosfotransferasas transporten sucres a l'interior cel·lular fosforilándolos simultàniament.

EC.2.8 Transfereixen grups que contenen sofre

Es caracteritzen per catalitzar la transferència de grups que contenen sulfur en la seva estructura. La coenzim A transferasa pertany a aquesta sub-classe.

EC.2.9 Transfereixen grups que contenen seleni

Són conegudes comunament com seleniotransferasas. Aquestes mobilitzen grups L-seril fins els ARN de transferència.

EC.2.10 Transfereixen grups que contenen o molibdè o tungstè

Les transferases d'aquest grup mobilitzen grups que contenen molibdè o tungstè a molècules que posseeixen grups sulfurs com acceptors.

referències

1. Alfaro, JA, Zheng, RB, Persson, M., Letts, JA, Polakowski, R., Bai, I.,… & Evans, SV (2008). ABO (H) blood group A and B glycosyltransferases recognize substrate via specific conformational changes. Journal of Biological Chemistry, 283 (15), 10.097-10.108.
2. Aranda Moratalla, J. (2015). Estudi computacional d'ADN-metiltransferasas. Anàlisi de l'mecanisme epigenètic de metilació de l'ADN (Tesi-Doctoral, Universitat de València-Espanya).
3. Armstrong, RN (1997). Structure, catalytic mechanism, and evolution of the glutatió transferases. Chemical research in toxicology, 10 (1), 2-18.
4. Aznar Cano, E. (2014). Estudi de fags de »Helicobacter pylori» per mètodes fenotípics i genotípics (Doctoral dissertation, Universitat Complutense de Madrid)
5. Boyce, S., & Tipton, KF (2001). Enzyme classification and Nomenclature. Els.
6. Bresnick, I., & Mossé, H. (1966). Aspartate carbamoyltransferase from rat liver. Biochemical Journal, 101 (1), 63.
7. Gagnon, SM, Legg, MS, Polakowski, R., Letts, JA, Persson, M., Lin, S.,… & Borisova, SN (2018). Conserved residues Arg188 and Asp302 are critical for activi site organització and catalysis in human ABO (H) blood group A and B glycosyltransferases. Glycobiology, 28 (8), 624-636
8. Grimes, WJ (1970). Sialic acid transferases and sialic acid levels in normal and Transformed cells. Biochemistry, 9 (26), 5083-5092.
9. Grimes, WJ (1970). Sialic acid transferases and sialic acid levels in normal and Transformed cells. Biochemistry, 9 (26), 5083-5092.
10. Hayes, JD, Flanagan, JU, & Jowsey, IR (2005). Glutathione transferases. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol., 45, 51-88.
11. Hersh, LB, & Jencks, WP (1967). Coenzyme A transferase Kinetics and exchange reactions. Journal of Biological Chemistry, 242 (15), 3468-3480
12. Jencks, WP (1973). 11 Coenzyme A transferases. In The enzymes (Vol. 9, pp. 483-496). Academic Press.
13. Lairson, LL, Henrissat, B., Davies, GJ, & Withers, SG (2008). Glycosyltransferases: structures, functions, and mechanisms. Annual review of biochemistry, 77
14. Lairson, LL, Henrissat, B., Davies, GJ, & Withers, SG (2008). Glycosyltransferases: structures, functions, and mechanisms. Annual review of biochemistry, 77.
15. Lambalot, RH, Gehring, AM, Flugel, RS, Zuber, P., LaCelle, M., Marahiel, MA,… & Walsh, CT (1996). A new enzyme superfamily the phosphopantetheinyl transferases. Chemistry & biology, 3 (11), 923-936
16. Mallard, C., Tolcos, M., Leditschke, J., Campbell, P., & Rees, S. (1999). Reduction in choline acetyltransferase immunoreactivity but not muscarinic-m2 receptor immunoreactivity in the brainstem of SIDS infants. Journal of neuropathology and experimental neurology, 58 (3), 255-264
17. Mannervik, B. (1985). The isoenzymes of glutatió transferase. Advances in enzymology and related àrees of molecular biology, 57, 357-417
18. MEHTA, PK, HALE, TI, & CHRISTEN, P. (1993). Aminotransferases: demonstration of homology and divisió into evolutionary subgroups. European Journal of Biochemistry, 214 (2), 549-561
19. Monro, RE, Staehelin, T., Celma, ML, & Vazquez, D. (1969, January). The peptidyl transferase activity of ribosomes. In Cold Spring Harbor symposia on quantitative biology (Vol. 34, pp. 357-368). Cold Spring Harbor Laboratory Press.
20. Montes, CP (2014). ¿Enzims en els aliments? Bioquímica del que comestible. Revista Universitària UNAM, 15, 12.
21. Morton, RK (1953). Transferase activity of hydrolytic enzymes. Nature, 172 (4367), 65.
22. Negishi, M., Pedersen, LG, Petrotchenko, E., Shevtsov, S., Gorokhov, A., Kakuta, I., & Pedersen, LC (2001). Structure and function of sulfotransferases. Archives of biochemistry and Biophysics, 390 (2), 149-157
23. Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB). (2019). Retrieved from qmul.ac.uk
24. Rej, R. (1989). Aminotransferases in disease. Clinics in laboratory medicine, 9 (4), 667-687.
25. Xu, D., Song, D., Pedersen, LC, & Liu, J. (2007). Mutational study of heparan sulfate 2-O-sulfotransferase and condroitina sulfate 2-O-sulfotransferase. Journal of Biological Chemistry, 282 (11), 8356-8367