ISOMERASE: PROSES, FUNGSI, NOMENKLATUR DAN SUB-KELAS - BIOLOGI - 2025

The isomerase adalah kelas enzim yang terlibat dalam penataan isomer struktural atau posisi dan stereoisomer dari molekul yang berbeda. Mereka hadir di hampir semua organisme seluler, memenuhi fungsi dalam berbagai konteks.

Enzim kelas ini bekerja pada satu substrat, terlepas dari kenyataan bahwa beberapa mungkin terkait secara kovalen dengan kofaktor, ion, dan lainnya. Reaksi umum, oleh karena itu, dapat dilihat sebagai berikut:

XY → YX

Reaksi yang dikatalisis oleh enzim ini melibatkan penataan ulang internal ikatan, yang dapat berarti perubahan posisi gugus fungsi, dalam posisi ikatan rangkap antar karbon, antara lain, tanpa perubahan rumus molekul substrat.

Mekanisme kerja Isopentenil pirofosfat Isomerase yang mengkatalis isomerisasi isopentenil pirofosfat menjadi dimetilalil pirofosfat (Sumber: Yjlu22 via Wikimedia Commons)

Isomerase memenuhi beragam fungsi dalam berbagai macam proses biologis, di mana dimungkinkan untuk memasukkan jalur metabolisme, pembelahan sel, replikasi DNA, untuk beberapa nama.

Isomerase adalah enzim industri pertama yang digunakan untuk produksi sirup dan makanan manis lainnya, berkat kemampuannya untuk mengubah isomer dari berbagai jenis karbohidrat.

Proses biologis di mana mereka berpartisipasi

Isomerase berpartisipasi dalam beberapa proses seluler vital. Di antara yang paling menonjol adalah replikasi dan pengemasan DNA, yang dikatalisis oleh topoisomerase. Peristiwa ini sangat penting untuk replikasi asam nukleat, serta kondensasi sebelum pembelahan sel.

Glikolisis, salah satu jalur metabolisme sentral dalam sel, mencakup setidaknya tiga enzim isomer, yaitu fosfoglukosa isomerase, triosa fosfat isomerase, dan fosfogliserat mutase.

Konversi UDP-galaktosa menjadi UDP-glukosa dalam jalur katabolisme galaktosa dilakukan dengan aksi epimerase. Pada manusia enzim ini dikenal sebagai UDP-glukosa 4-epimerase.

Pelipatan protein adalah proses penting untuk fungsi banyak enzim di alam. Enzim isomerase protein-disulfida membantu melipat protein yang mengandung jembatan disulfida dengan mengubah posisinya dalam molekul yang digunakannya sebagai substrat.

fitur

Fungsi utama enzim yang termasuk dalam kelas isomerase dapat dilihat sebagai mentransformasikan substrat melalui perubahan struktural kecil, agar rentan untuk diproses lebih lanjut oleh enzim di hilir dalam jalur metabolisme, sebagai contoh.

Contoh isomerisasi adalah perubahan dari gugus fosfat pada posisi 3 menjadi karbon pada posisi 2 dari 3-fosfogliserat untuk mengubahnya menjadi 2-fosfogliserat, yang dikatalisis oleh enzim fosfogliserat mutase pada jalur glikolitik, sehingga menghasilkan senyawa energi yang lebih tinggi. yang merupakan substrat fungsional enolase.

Tata nama

Klasifikasi isomerase mengikuti aturan umum untuk klasifikasi enzim yang diusulkan oleh Komisi Enzim pada tahun 1961, di mana setiap enzim menerima kode numerik untuk klasifikasinya.

Posisi angka dalam kode tersebut menunjukkan setiap divisi atau kategori dalam klasifikasi dan angka-angka ini diawali dengan huruf "EC".

Untuk isomerase, angka pertama mewakili kelas enzim, angka kedua menunjukkan jenis isomerisasi yang mereka lakukan, dan yang ketiga menunjukkan substrat tempat mereka bekerja.

Nomenklatur kelas isomerase adalah EC.5. Ia memiliki tujuh subclass, sehingga enzim dengan kode dari EC.5.1 hingga EC.5.6 akan ditemukan. Ada "sub-kelas" isomerase keenam yang dikenal sebagai "isomerase lain", yang kodenya adalah EC.5.99, karena ia mencakup enzim dengan berbagai fungsi isomerase.

Denotasi subclass dilakukan terutama sesuai dengan jenis isomerisasi yang dilakukan enzim ini. Meskipun demikian, mereka juga dapat menerima nama seperti racemases, epimerases, cis-trans -isomerases, isomerases, tautomerases, mutases atau cyclo isomerases.

Subkelas

Ada 7 kelas enzim dalam keluarga isomerase:

EC.5.1 Racemases dan epimerase

Mereka mengkatalisasi pembentukan campuran rasemat berdasarkan posisi karbon-α. Mereka dapat bekerja pada asam amino dan turunannya (EC.5.1.1), pada gugus asam hidroksi dan turunannya (EC.5.1.2), pada karbohidrat dan turunannya (EC.5.1.3) dan lainnya (EC.5.1.99).

EC.5.2

Mereka mengkatalisasi konversi antara bentuk isomer cis dan trans dari molekul yang berbeda.

EC.5.3 Isomerase intramolekul

Enzim-enzim ini bertanggung jawab untuk isomerisasi bagian-bagian internal dalam molekul yang sama. Ada beberapa yang melakukan reaksi redoks, dimana donor dan akseptor elektron adalah molekul yang sama, sehingga tidak diklasifikasikan sebagai oksidoreduktase.

Mereka dapat bertindak dengan mengubah aldosis dan ketosis (EC.5.3.1), pada keto- dan enol- group (EC.5.3.2), mengubah posisi ikatan rangkap CC (EC.5.3.3), dari ikatan disulfida SS ( EC.5.3.4) dan "oksidoreduktase" lainnya (EC.5.3.99).

EC.5.4 Transferase intramolekul (mutase)

Enzim ini mengkatalisasi perubahan posisi dari berbagai kelompok dalam molekul yang sama. Mereka diklasifikasikan menurut jenis kelompok yang mereka "pindahkan".

Ada fosfomuttase (EC.5.4.1), yang mentransfer gugus amino (EC.5.4.2), yang mentransfer gugus hidroksil (EC.5.4.3), dan yang mentransfer jenis gugus lain (EC.5.4. 99).

EC.5.5 Lyase intramolekul

Mereka mengkatalisasi "eliminasi" kelompok yang merupakan bagian dari molekul, tetapi masih terikat secara kovalen.

EC.5.6 Isomerase yang mengubah konformasi makromolekul

Mereka dapat bertindak dengan mengubah konformasi polipeptida (EC.5.6.1) atau asam nukleat (EC.5.6.2).

EC.5.99 Isomerase lainnya

Subkelas ini menyatukan enzim seperti isomerase Tiosianat dan isomerase 2-hidroksikrom-2-karboksilat.

Referensi

1. Adams, E. (1972). Racemases dan Epimerase Asam Amino. The Enzymes, 6, 479–507.
2. Boyce, S., & College, T. (2005). Klasifikasi dan Nomenklatur Enzim. Encyclopedia of Life Sciences, 1–11.
3. Cai, CZ, Han, LY, Ji, ZL, & Chen, YZ (2004). Klasifikasi Keluarga Enzim dengan Support Vector Machines. Protein: Struktur, Fungsi dan Bioinformatika, 55, 66-76.
4. Dugave, C., & Demange, L. (2003). Cis - Isomerisasi Trans Molekul Organik dan Biomolekul: Implikasi dan Aplikasi. Ulasan Kimia, 103, 2475-2532.
5. Encyclopedia Britannica. (2018). Diperoleh 3 Maret 2019, dari britannica.com
6. Freedman, RB, Hirst, TR, & Tuite, MF (1994). Isomerase protein disulfida: membangun jembatan dalam pelipatan protein. TIBS, 19, 331–336.
7. Murzin, A. (1996). Klasifikasi struktural protein: superfamilies baru Alexey G Murzin. Klasifikasi Struktural Protein: New Superfamilies, 6, 386–394.
8. Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Prinsip Lehninger Biokimia. Omega Editions (edisi ke-5).
9. Komite Nomenklatur Persatuan Internasional Biokimia dan Biologi Molekuler (NC-IUBMB). (2019). Diperoleh dari qmul.ac.uk
10. Thoden, JB, Frey, PA, & Holden, HM (1996). Struktur Molekuler Kompleks Abortif NADH / UDP-glukosa UDP-galaktosa 4-Epimerase dari Escherichia coli: Implikasi untuk Mekanisme Katalitik. Biokimia, 35, 5137-5144.