KINASES: MGA KATANGIAN, URI, PAG-ANDAR - BIOLOGY - 2025

Ang kinase o kinase ay mga protina na may aktibidad na enzymatic na responsable para sa pag-catalyzing ng paglipat ng mga grupo ng pospeyt (PO4-3) sa iba't ibang uri ng mga molekula. Ang mga ito ay napaka-karaniwang mga enzyme sa likas na katangian, kung saan nagsasagawa sila ng mga transcendental function para sa mga nabubuhay na organismo: nakikilahok sila sa metabolismo, sa pag-sign at din sa cellular na komunikasyon.

Salamat sa malaking bilang ng mga proseso kung saan natutupad nila ang maraming mga pag-andar, ang mga kinases ay isa sa mga pinaka-pinag-aralan na uri ng mga protina, hindi lamang sa antas ng biochemical, kundi pati na rin sa antas ng istruktura, genetic at cellular.

Mga domain ng istraktura ng enzyme na Pyruvate kinase (PYK) isang glycolytic enzyme (Pinagmulan: Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com) sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Natukoy na ang genome ng tao ay may hindi bababa sa 500 gen na code para sa mga enzymes na kabilang sa pangkat ng mga kinases, na ang "acceptor" na mga substrate para sa mga grupo ng pospeyt ay maaaring mga karbohidrat, lipid, nucleosides, protina at iba pang mga uri ng mga organikong molekula.

Ang mga enzymes na ito ay inuri sa loob ng pangkat ng mga phosphotransferases (EC 2.7), at karaniwang ginagamit bilang mga "donor" na mga molekula ng mga grupo ng pospeyt sa mga high-energy compound tulad ng ATP, GTP, CTP at iba pang mga nauugnay.

katangian

Ang salitang "kinase", tulad ng napag-usapan, ay karaniwang tumutukoy sa lahat ng mga enzyme na responsable para sa paglipat ng pangkat na phosphate group ng ATP sa ibang receptor o "acceptor" na molekula ng pangkat na pospeyt.

Sa kabila ng katotohanan na ang mga enzymes na ito ay napakahusay ng parehong reaksyon ng paglilipat ng grupo ng phosphoryl, mayroong malaking pagkakaiba-iba sa kanila, hindi lamang sa mga tuntunin ng istraktura, kundi pati na rin sa pagiging tiyak ng mga substrates at ang mga pathway ng cellular kung saan sila lumahok.

Kadalasan, ang istraktura nito ay binubuo ng mga sheets-folded sheet at α-helice na natitiklop na partikular upang mabuo ang aktibong site, at sinabi ng aktibong site ay karaniwang naglalaman ng mga positibong sisingilin na mga ion (cations) na nagpapatatag ng mga negatibong singil ng mga grupong pospeyt na kanilang inilipat.

Sa o malapit sa aktibong site ay may dalawang mga nagbubuklod na site para sa mga substrate: ang isa para sa ATP o ang molekula ng donor na grupo at ang isa para sa substrate na maging phosphorylated.

Ang pangkalahatang reaksyon ng mga enzymes na ito (phosphorylation) ay maaaring matingnan tulad ng sumusunod:

ATP + Substrate → ADP + Phosphorylated Substrate

Kung saan ibinibigay ng ATP ang pangkat na pospeyt na nakuha ng substrate.

Mga Uri

Ayon sa pag-uuri ng Komite ng Pangngalan ng International Union of Biochemistry at Molecular Biology (NC-IUBMB), ang mga kinase ay matatagpuan sa pangkat ng mga phosphotransferases (EC. 2.7, mga enzyme na naglilipat ng mga pangkat na naglalaman ng posporus), na kung saan ay nasunurin. naman, sa mga 14 na klase (EC 2.7.1 - EC 2.7.14).

Ang pangunahing mga pagkakaiba sa pagitan ng mga 14 na klase ng mga phosphotransferases ay nauugnay sa kemikal na likas ng "acceptor" na molekula ng grupong pospeyt na inilipat nila (o ang likas na katangian ng bahagi ng molekula na natatanggap ang pangkat na pospeyt).

Sa loob ng kategoryang ito (phosphotransferase enzymes) mayroon ding ilang mga enzyme na naglilipat ng mga pangkat na pospeyt ngunit hindi gumagamit ng mga molekula ng ATP bilang isang "donor", ngunit sa halip ay gumamit ng mga organikong phosphate.

Malawak, ang mga klase na ito ay inilarawan tulad ng sumusunod:

EC 2.7.1: Ang mga Phosphotransferase na mga enzim na mayroong alkohol bilang isang tumatanggap ng pospeyt na grupo

Ito ang isa sa pinakamahalagang pangkat para sa metabolismo ng enerhiya ng maraming mga organismo, dahil naglalaman ito ng mga enzyme na responsable para sa posporusasyon ng mga karbohidrat at ang kanilang mga derivatives, tulad ng glucose, galactose, fructose, mannose, glucosamine, ribose at ribulose, xylose, gliserol, pyruvate, mevalonate, arabinose, inositol, bukod sa marami pang iba.

Ang mga halimbawa ng mga karaniwang enzymes na ito ay hexokinase, glucokinase, phosphofructokinase at pyruvate kinase, na direktang kasangkot sa glycolytic pathway na responsable para sa oksihenasyon ng glucose para sa paggawa ng enerhiya sa anyo ng ATP.

EC 2.7.2: ang mga phosphotransferase enzymes na mayroong pangkat ng carboxyl bilang tagatanggap ng pangkat na pospeyt

Sa loob ng uring ito ng kinase o phosphotransferase enzymes ay ang mga enzymes na naglilipat ng mga pangkat na pospeyt sa mga bahagi ng mga molekula na may mga grupo ng carboxyl, tulad ng acetate, carbamate, aspartate, phosphoglycerate, bukod sa iba pa.

EC 2.7.3:

Sa pagsasalita ng metaboliko, ang grupong ito ng mga enzyme ay may kahalagahan din, dahil sila ang may pananagutan sa paglipat ng mga pangkat na pospeyt sa mga molekula tulad ng creatinine, arginine, glutamine, guanidine-acetate, atbp.

EC 2.7.4: ang mga phosphotransferase enzymes na may isa pang pangkat na pospeyt bilang tagatanggap ng pangkat na pospeyt

Ang isang malaking bahagi ng mga enzymes ng pangkat na ito ay gumana sa regulasyon ng pagbuo o hydrolysis ng mga high-energy compound tulad ng ATP, GTP, CTP at iba pa, dahil sila ang may pananagutan sa pagdaragdag, pag-alis o pagpapalitan ng mga grupo ng pospeyt sa pagitan ng mga uri ng mga molekula. o ang mga nauna nito.

Nakikilahok din sila sa paglipat ng mga grupo ng pospeyt sa iba pang mga dating molekulang phosphorylated, na maaaring maging lipid sa kalikasan, karbohidrat o derivatives nito.

Ang mga halimbawa ng mga mahahalagang enzyme na ito ay adenylate kinase, nucleoside phosphate kinase, nucleoside triphosphate adenylate kinase, UMP / CMP kinase at farnesyl phosphate kinase, atbp.

EC 2.7.6: diphosphotransferase enzymes

Ang mga Diphosphotransferases ay nagpapagal sa paglipat ng dalawang grupo ng pospeyt nang sabay-sabay sa parehong substrate. Ang mga halimbawa ng mga enzim na ito ay ribose phosphate diphosphokinase, thiamine diphosphokinase, at GTP diphosphokinase, na isang mahalagang enzyme sa metabolismo ng purines.

EC 2.7.7: mga nucleotide na tiyak na phosphotransferases (nucleotidyl phosphotransferases) mga enzymes

Ang Nucleotidyl phosphotransferases ay nakikilahok sa maraming mga proseso ng cellular na kasangkot sa pag-activate at pag-aktibo ng iba pang mga protina at enzyme, pati na rin sa ilang mga mekanismo sa pag-aayos ng DNA.

Ang pag-andar nito ay ang paglipat ng mga nucleotide, sa pangkalahatan ay ang mga monophosphate nucleotides ng iba't ibang mga nitrogenous base. Sa klase na ito ng mga enzyme ay ang DNA at RNA polymerases (parehong DNA at RNA nakasalalay), UDP-glucose 1-phosphate uridyltransferase, bukod sa iba pa.

EC 2.7.8: naglilipat ng mga enzymes ang mga pangkat na pospeyt na may mga kahalili

Ang klase na ito ay may mga makabuluhang pag-andar sa mga landas ng lipid metabolismo, lalo na ang kanilang synthesis. Sila ay responsable para sa paglipat ng mga phosphorylated molekula (mga pangkat na pospeyt na may mga substitutions) sa iba pang mga molekong "tumanggap."

Ang mga halimbawa ng pangkat na ito ng mga enzymes ay ethanolamine phosphotransferase, diacylglycerol choline phosphotransferase, sphingomyelin synthase, atbp.

EC 2.7.9: phosphotransferase enzymes na may mga ipinares na receptor

Ang mga enzymes na ito ay gumagamit ng isang solong phosphate group donor (ATP o may kaugnayan) sa pospororyo ng dalawang magkakaibang molekula ng tumanggap. Ang mga halimbawa ng mga enzymes na ito ay pyruvate phosphate dikinase (PPDK) at tubig na tubig ng phosphoglycan.

Ang Phosphotransferases na residue ng phosphorylate amino acid ng iba't ibang uri ng mga protina

EC 2.7.10: protina tyrosine kinases

Ang mga protina-tyrosine kinases ay mga enzyme na nagpapagana sa paglipat ng mga pangkat na pospeyt partikular sa tira na tirahan sa mga tanikala ng polypeptide ng iba't ibang uri ng mga tumatanggap ng protina.

EC 2.7.11: protina-serine / threonine kinases

Tulad ng ginagawa ng protina tyrosine kinases, ang grupong ito ng mga enzymes ay catalyzes ang paglilipat ng mga grupo ng pospeyt sa mga nalalabi sa serine o threonine sa iba pang mga protina.

Ang isang kilalang halimbawa ng mga protina na ito ay ang pamilya ng mga protein kinases C, na nakikilahok sa maraming mga landas, ngunit lalo na sa metabolismo ng lipid.

Kasama rin sa pangkat na ito ay maraming mga paikot na AMP at siklikang GMP na umaasa sa protina, na may mahalagang mga implikasyon para sa pagkita ng kaibahan ng cell, paglaki, at komunikasyon.

EC 2.7.12: ang mga kinases ay dobleng tiyak (maaari silang kumilos sa parehong mga nalalabi sa serine / threonine at tyrosine)

Ang mitogen-activated protein kinases kinases (MAPKK) ay bahagi ng pangkat na ito ng mga enzyme na may kakayahang mapagpalitan ng mga ferrylating serine, threonine o tyrosine residues ng iba pang mga kinase ng protina.

Protein-histidine kinases (EC 2.7.13) at mga protina-arginine kinases (EC 2.7.14)

Mayroong iba pang mga kinases ng protina na may kakayahang ilipat ang mga grupo ng pospeyt sa mga residid ng histidine at arginine sa ilang mga uri ng mga protina at ito ang mga kinase ng protina-histidine at ang mga kinase ng protina-arginine.

Iba pang mga anyo ng pag-uuri

Ayon sa iba't ibang mga may-akda, ang mga kinase ay maaaring maging mas mahusay na naiuri ayon sa uri ng substrate na ginagamit nila bilang isang tumanggap ng pospeyt.

Isinasaalang-alang ng iba na ang pinakamahusay na paraan upang maiuri ang mga enzymes na ito ay ayon sa istraktura at mga katangian ng kanilang aktibong site, iyon ay, ayon sa pagsasaayos at pagkakaroon ng mga ions o ilang mga molekula dito.

Nakasalalay sa uri ng substrate, ang mga kinases ay maaaring maiuri bilang mga protein kinases (na kung saan ang phosphorylate iba pang mga protina), mga lipid kinases (na mga phosphorylate lipids), mga karbohidrat kinases (na iba't ibang mga uri ng karbohidrat), ang nucleoside phosphorylases (na mga phosphorylate nucleosides), atbp.

Mga Tampok

Ang mga enzyme ng grupo ng Kinase ay nasa iba't ibang kalikasan at ang isang solong cell ay maaaring mag-host ng daan-daang iba't ibang mga uri, pag-catalyzing reaksyon sa maraming mga cellular path.

Ang mga pag-andar nito ay maaaring magkakaibang:

-Nilahok sila sa maraming mga cellular signal at mga proseso ng komunikasyon, lalo na ang mga kinase ng protina, na nagpapagana sa magkakasunod na phosphorylation ng iba pang mga kinase ng protina (phosphorylation cascades) bilang tugon sa panloob at panlabas na stimuli.

-Ang ilan sa mga protina na ito na may aktibidad na enzymatic ay may mga gitnang pag-andar sa metabolismo ng mga karbohidrat, lipids, nucleotides, bitamina, cofactors at amino acid. Halimbawa, wala nang iba pa sa glycolysis na may kasamang 4 kinases: hexokinase, phosphofructokinase, phosphoglycerate kinase, at pyruvate kinase.

-Among mga pag-andar ng senyas, ang mga kinases ay kasangkot sa mga proseso ng regulasyon ng expression ng gene, sa pagliit ng kalamnan, at sa paglaban sa antibiotic sa iba't ibang uri ng mga nabubuhay na organismo.

-Protein-tyrosine kinases ay may mga pag-andar sa regulasyon ng maraming mga signal path transduction na nauugnay sa pag-unlad at komunikasyon sa multicellular metazoans.

-Ang pagbabago ng mga protina sa pamamagitan ng phosphorylation (sa iba pang mga konteksto ng cellular maliban sa pag-sign ng cell) ay isang mahalagang elemento sa pag-regulate ng aktibidad ng isang malaking bilang ng mga enzymes na lumahok sa iba't ibang mga metabolic na proseso. Ganito ang halimbawa ng regulasyon ng cell cycle ng maraming mga kinase na umaasa sa cyclin protein.

-Kinases na may kakayahang phosphorylating lipids ay mahalaga para sa mga proseso ng pag-remodeling ng mga lamad ng cell, pati na rin para sa synthesis at pagbuo ng mga bagong lamad.

Mga Sanggunian

1. Cheek, S., Zhang, H., & Grishin, NV (2002). Sequence at Istraktura Pag-uuri ng Kinases. Journal of Molecular Biology, 2836 (02), 855–881.
2. Cooper, J. (2018). Encyclopaedia Britannica. Nakuha mula sa britannica.com
3. Da Silva, G. (2012). Pagsulong sa Protein Kinases. Rijeka, Croatia: InTech Open.
4. Krebs, E. (1983). Makasaysayang Perspektibo sa Protein Phosphorylation at isang Classification System para sa Protein Kinases. Phil. Trans. R. Soc. Lond. B, 302, 3-11.
5. Krebs, E. (1985). Ang phosphorylation ng mga protina: isang pangunahing mekanismo para sa biological regulasyon. Mga Transaksyon sa Lipunan ng Biochemical, 13, 813-8820.
6. Nomenclature Committee ng International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB). (2019). Nakuha mula sa qmul.ac.uk