Das Kinasen oder KinasenSie sind Proteine mit enzymatischer Aktivität, die für die Katalyse des Transfers von Phosphatgruppen (PO4-3) auf verschiedene Arten von Molekülen verantwortlich sind. Sie sind extrem häufige Enzyme in der Natur, wo sie transzendentale Funktionen für lebende Organismen erfüllen: Sie sind am Stoffwechsel, an der Signalübertragung und auch an der zellulären Kommunikation beteiligt..
Dank der Vielzahl von Prozessen, bei denen sie mehrere Funktionen erfüllen, gehören Kinasen nicht nur auf biochemischer, sondern auch auf struktureller, genetischer und zellulärer Ebene zu den am besten untersuchten Arten von Proteinen.
Es wurde festgestellt, dass das menschliche Genom mindestens 500 Gene aufweist, die für Enzyme kodieren, die zur Gruppe der Kinasen gehören, deren "Akzeptor" -Substrate von Phosphatgruppen Kohlenhydrate, Lipide, Nukleoside, Proteine und andere Arten organischer Moleküle sein können.
Diese Enzyme werden in die Gruppe der Phosphotransferasen (EC 2.7) eingeteilt und üblicherweise als "Donormoleküle" von hochenergetischen Verbindungen der Phosphatgruppen wie ATP, GTP, CTP und anderen verwandten verwendet.
Artikelverzeichnis
Der Begriff "Kinase" bezieht sich, wie bereits erwähnt, üblicherweise auf alle Enzyme, die für die Übertragung der terminalen Phosphatgruppe von ATP auf einen anderen Rezeptor oder ein "Akzeptor" -Molekül der Phosphatgruppe verantwortlich sind..
Trotz der Tatsache, dass diese Enzyme im Wesentlichen die gleiche Phosphorylgruppentransferreaktion katalysieren, gibt es unter ihnen eine große Vielfalt, nicht nur hinsichtlich der Struktur, sondern auch hinsichtlich der Spezifität der Substrate und der Zellwege, an denen sie beteiligt sind..
Im Allgemeinen besteht seine Struktur aus β-gefalteten Schichten und α-Helices, die sich spezifisch falten, um das aktive Zentrum zu bilden, und das aktive Zentrum enthält üblicherweise positiv geladene Ionen (Kationen), die die negativen Ladungen der Phosphatgruppen stabilisieren, die übertragen werden.
Zwei Bindungsstellen für Substrate befinden sich an oder nahe der aktiven Stelle: eine für ATP oder das Phosphatgruppendonormolekül und eine für das zu phosphorylierende Substrat..
Die allgemeine Reaktion dieser Enzyme (Phosphorylierung) kann wie folgt angesehen werden:
ATP + Substrat → ADP + Phosphoryliertes Substrat
Wo ATP die Phosphatgruppe spendet, die das Substrat gewinnt.
Nach der Klassifikation des Nomenklaturausschusses der Internationalen Union für Biochemie und Molekularbiologie (NC-IUBMB) werden Kinasen in der Gruppe der Phosphotransferasen (EC. 2.7, Enzyme, die phosphorhaltige Gruppen übertragen) unterteilt, die in unterteilt ist wiederum in ca. 14 Klassen (EC 2.7.1 - EC 2.7.14).
Die grundlegenden Unterschiede zwischen diesen 14 Klassen von Phosphotransferasen hängen mit der chemischen Natur des "Akzeptor" -Moleküls der Phosphatgruppe zusammen, die sie übertragen (oder der Natur des Teils des Moleküls, der die Phosphatgruppe erhält)..
Innerhalb dieser Kategorie (Phosphotransferaseenzyme) gibt es auch einige Enzyme, die Phosphatgruppen übertragen, jedoch keine ATP-Moleküle als "Donor" verwenden, sondern stattdessen anorganische Phosphate verwenden..
Im Allgemeinen werden diese Klassen wie folgt beschrieben:
Dies ist eine der wichtigsten Gruppen für den Energiestoffwechsel vieler Organismen, da sie die Enzyme enthält, die für die Phosphorylierung von Kohlenhydraten und deren Derivaten verantwortlich sind, wie Glucose, Galactose, Fructose, Mannose, Glucosamin, Ribose und Ribulose, Xylose, Glycerin , Pyruvat, Mevalonat, Arabinose, Inosit, unter vielen anderen.
Beispiele für diese gängigen Enzyme sind Hexokinase, Glucokinase, Phosphofructokinase und Pyruvatkinase, die direkt am glykolytischen Weg beteiligt sind, der für die Oxidation von Glucose zur Energieerzeugung in Form von ATP verantwortlich ist.
Innerhalb dieser Klasse von Kinase- oder Phosphotransferaseenzymen befinden sich die Enzyme, die Phosphatgruppen auf Teile von Molekülen mit Carboxylgruppen übertragen, wie z. B. Acetat, Carbamat, Aspartat, Phosphoglycerat..
Metabolisch gesehen ist diese Gruppe von Enzymen ebenfalls von großer Bedeutung, da sie für die Übertragung von Phosphatgruppen auf Moleküle wie Kreatinin, Arginin, Glutamin, Guanidinacetat usw. verantwortlich sind..
Ein großer Teil der Enzyme in dieser Gruppe wirkt bei der Regulierung der Bildung oder Hydrolyse von Hochenergieverbindungen wie ATP, GTP, CTP und anderen, da sie für die Addition, Entfernung oder den Austausch von Phosphatgruppen zwischen diesen Typen verantwortlich sind von Molekülen. oder seinen Vorläufern.
Sie sind auch an der Übertragung von Phosphatgruppen auf andere zuvor phosphorylierte Moleküle beteiligt, die von Natur aus Lipide, Kohlenhydrate oder Derivate davon sein können..
Beispiele für diese wichtigen Enzyme sind Adenylatkinase, Nucleosidphosphatkinase, Nucleosidtriphosphatadenylatkinase, UMP / CMP-Kinase und Farnesylphosphatkinase usw..
Diphosphotransferasen katalysieren die gleichzeitige Übertragung von zwei Phosphatgruppen auf dasselbe Substrat. Beispiele für diese Enzyme sind Ribose-Phosphat-Diphosphokinase, Thiamin-Diphosphokinase und GTP-Diphosphokinase, die ein wichtiges Enzym im Metabolismus von Purinen sind..
Nucleotidylphosphotransferasen sind an vielen zellulären Prozessen beteiligt, die an der Aktivierung und Inaktivierung anderer Proteine und Enzyme sowie an einigen DNA-Reparaturmechanismen beteiligt sind.
Seine Funktion besteht darin, Nukleotide, im Allgemeinen Monophosphatnukleotide verschiedener stickstoffhaltiger Basen, zu übertragen. In dieser Klasse von Enzymen befinden sich unter anderem DNA- und RNA-Polymerasen (sowohl DNA- als auch RNA-abhängig), UDP-Glucose-1-phosphat-Uridyltransferase.
Diese Klasse hat bedeutende Funktionen in den Fettstoffwechselwegen, insbesondere in ihrer Synthese. Sie sind für den Transfer von phosphorylierten Molekülen (Phosphatgruppen mit Substitutionen) auf andere "Akzeptor" -Moleküle verantwortlich..
Beispiele für diese Gruppe von Enzymen sind Ethanolaminphosphotransferase, Diacylglycerolcholinphosphotransferase, Sphingomyelinsynthase usw..
Diese Enzyme verwenden einen einzelnen Phosphatgruppendonor (ATP oder verwandt), um zwei verschiedene Akzeptormoleküle zu phosphorylieren. Beispiele für diese Enzyme sind Pyruvatphosphat-Dikinase (PPDK) und Phosphoglycan-Wasser-Dikinase..
Protein-Tyrosin-Kinasen sind Enzyme, die den Transfer von Phosphatgruppen spezifisch auf Tyrosinreste in Polypeptidketten verschiedener Arten von Proteinakzeptoren katalysieren..
Wie Proteintyrosinkinasen katalysiert diese Gruppe von Enzymen die Übertragung von Phosphatgruppen auf Serin- oder Threoninreste in anderen Proteinen..
Ein bekanntes Beispiel für diese Proteine ist die Familie der Proteinkinasen C, die an mehreren Wegen beteiligt sind, insbesondere aber am Lipidstoffwechsel..
Zu dieser Gruppe gehören auch viele cyclische AMP- und cyclische GMP-abhängige Proteinkinasen mit wichtigen Auswirkungen auf die Zelldifferenzierung, das Wachstum und die Kommunikation.
Mitogen-aktivierte Proteinkinase-Kinasen (MAPKK) gehören zu dieser Gruppe von Enzymen, die in der Lage sind, Serin-, Threonin- oder Tyrosinreste anderer Proteinkinasen austauschbar zu phosphorylieren..
Es gibt andere Proteinkinasen, die in der Lage sind, Phosphatgruppen auf Histidin- und Argininreste in einigen Arten von Proteinen zu übertragen, und dies sind die Protein-Histidin-Kinasen und die Protein-Arginin-Kinasen..
Nach Angaben verschiedener Autoren können Kinasen besser nach der Art des Substrats klassifiziert werden, das sie als Phosphatgruppenakzeptor verwenden..
Andere sind der Ansicht, dass der beste Weg zur Klassifizierung dieser Enzyme in der Struktur und den Eigenschaften ihres aktiven Zentrums liegt, dh in der Konformation und Anwesenheit von Ionen oder bestimmten Molekülen darin..
Abhängig von der Art des Substrats können Kinasen in Proteinkinasen (die andere Proteine phosphorylieren), Lipidkinasen (die Lipide phosphorylieren), Kohlenhydratkinasen (die verschiedene Arten von Kohlenhydraten phosphorylieren), Nukleosidphosphorylasen (die Nukleoside phosphorylieren) usw. klassifiziert werden..
Enzyme der Kinasegruppe sind in der Natur allgegenwärtig und eine einzelne Zelle kann Hunderte verschiedener Typen beherbergen und Reaktionen auf mehreren Zellwegen katalysieren..
Seine Funktionen können sehr vielfältig sein:
-Sie sind an mehreren zellulären Signal- und Kommunikationsprozessen beteiligt, insbesondere an Proteinkinasen, die die aufeinanderfolgende Phosphorylierung anderer Proteinkinasen (Phosphorylierungskaskaden) als Reaktion auf interne und externe Stimuli katalysieren..
-Einige dieser Proteine mit enzymatischer Aktivität haben zentrale Funktionen im Stoffwechsel von Kohlenhydraten, Lipiden, Nukleotiden, Vitaminen, Cofaktoren und Aminosäuren. Zum Beispiel beinhaltet nichts anderes bei der Glykolyse mindestens 4 Kinasen: Hexokinase, Phosphofructokinase, Phosphoglyceratkinase und Pyruvatkinase..
-Unter den Signalfunktionen sind Kinasen an den Prozessen der Regulation der Genexpression, der Muskelkontraktion und der Antibiotikaresistenz in verschiedenen Arten lebender Organismen beteiligt.
-Protein-Tyrosin-Kinasen spielen eine Rolle bei der Regulation vieler Signaltransduktionswege, die mit der Entwicklung und Kommunikation in mehrzelligen Metazoen zusammenhängen..
-Die Modifikation von Proteinen durch Phosphorylierung (in anderen zellulären Kontexten als der zellulären Signalübertragung) ist ein wichtiges Element bei der Regulierung der Aktivität einer großen Anzahl von Enzymen, die an verschiedenen Stoffwechselprozessen beteiligt sind. Dies ist das Beispiel der Zellzyklusregulation durch viele Kinase-abhängige Cyclinproteine..
-Die Kinasen, die Lipide phosphorylieren können, sind für die Umbauprozesse von Zellmembranen sowie für die Synthese und Bildung neuer Membranen essentiell.
Bisher hat noch niemand einen Kommentar zu diesem Artikel abgegeben.