Zestaw IV

1. Ligazy - udział w metabolizmie.

2. Reduktaza HMG-CoA - mechanizm działania regulacja aktywności.

3. Enzymy konstytutywne i indukowane.

1. Ligazy - udział w metabolizmie.

Ligazy (syntetazy) - jest to klasa enzymów, katalizatorów reakcji połączenia cząsteczek 2 związków chem. sprzężonej z rozpadem wysokoenergetycznych wiązań nukleozydotrójfosforanów (gł. ATP); l. uczestniczą w syntezie związków wielkocząsteczkowych: kwasów nukleinowych, białek, tłuszczów.

Przykłady:

a) Ligaza DNA - enzym łączący wolne końce cząsteczek DNA. Łączenie DNA następuje poprzez wytworzenie wiązania fosfodiestrowego pomiędzy końcem hydroksylowym 3` a końcem fosforowym 5` w reakcji zależnej od adenozynotrójfosforanu (ATP).

Przykłady działania ligazy DNA

* podczas replikacji DNA na pewnym etapie nowa nić DNA składa się z oddzielnych fragmentów, tzw. fragmentów Okazaki. Za ich połączenie odpowiada ligaza

* uszkodzenia DNA w komórce doprowadzające do przerwania nici naprawia m.in. ligaza

* ligaza jest także jednym z kluczowych enzymów używanych w biologii molekularnej i inżynierii genetycznej

b) syntetaza glutaminowa - wiąże amoniak z grupą gamma-karboksylową kwasu glutaminowego, tworząc glutaminę (w reakcji zostaje zużyta cząsteczka ATP.

c) karboksylazy - enzymy katalizujące procesy karboksylacji (przyłączenie dwutlenku węgla z utworzeniem grupy karboksylowej). Koenzymem karboksylaz jest najczęściej biotyna, przy czym enzymy te wymagają ATP jako źródła energii do tworzenia nowego wiązania -C-C-.

2. Reduktaza HMG-CoA - mechanizm działania regulacja aktywności. (Bańkowski 275, 280)

Reduktaza HMG-CoA jest elementem składowym błon RE. Enzym ten jest czynnikiem ograniczającym w biosyntezie cholesterolu.

Redktaza-HMG-CoA uczestniczy w przekształceniu HMG-CoA w mewalonian. Następuje redukcja grupy karboksylowej HMG aż do grupy alkoholowej. Odłącza się CoA-SH (2NADPH+H+ -> 2NADP+)

Regulacja

- cholesterol hamuje biosyntezę reduktazy HMG-CoA (autoregulacja)

- hormony białkowe modyfikują aktywność tego enzymu

--- glukagon powoduje przewagę formy niefosforylowanej (aktywnej) przez co spowalnia biosyntezę cholesterolu

--- insulina utrzymuje przewagę formy niefosforylowanej (aktywnej) i w efekcie powoduje wzrost biosyntezy cholesterolu.

3. Enzymy konstytutywne i indukowane. (Harper 148)

Reakcją komórek na obecność swoistych małocząsteczkowych induktorów jest synteza swoistych enzymów. Np. Escherichia coli hodowana na pożywce zawierającej glukozę nie katabolizuje laktozy na skutek braku beta-galaktozydazy hydrolizującej laktozę do galaktozy i glukozy. Dodanie do podłoża laktozy indukuje syntezę beta-galaktozydazy i permeazy galaktozydowej, dzięki czemu w hodowli może zachodzić katabolizm laktozy.

Zwykle induktorami są substraty indukowanych enzymów, ale mogą nimi być też związki strukturalnie przypominające substraty (są to induktory gratisowe).

Substraty nie zawsze muszą byc induktorami.

Często jeden związek indukuje kilka enzymów danego szlaku metabolicznego (np. laktoza indukuje zarówno permeazę galaktozydową jak i beta-galaktozydazę).

Enzymy konstytutywne, enzymy stale obecne w komórce, których istnienie nie wymaga obecności induktora stymulującego ich syntezę. Komórki, w których dany enzym ulega indukcji, zwykle zawierają bardzo małą ilość tego białka nawet w nieobecności induktora. Wrażliwość komórek na induktory jest uwarunkowana genetycznie.

U zwierząt enzymami ulegającymi indukcji są np. 2,3-dioksygenaza tryptofanowa, dehydrataza treoninowa, aminotransferaza tyrozyna:alfa-ketoglutaran, beta-D-fruktofuranozydaza, enzymy cyklu mocznikowego, reduktaza HMG-CoA i cytochrom p-450.