Caratteristiche, tipi, funzioni

IL Cina O chinasiSono proteine ​​con attività enzimatica che sono responsabili della catalizzazione del trasferimento di gruppi di fosfato (PO4-3) a diversi tipi di molecole. Questi sono enzimi estremamente comuni in natura, dove esercitano funzioni trascendentali per gli organismi viventi: partecipa al metabolismo, segnaletica e anche nella comunicazione cellulare.

Grazie al gran numero di processi in cui svolgono molteplici funzioni, le chinasi sono uno dei tipi di proteine ​​più studiati, non solo a livello biochimico, ma anche a livello strutturale, genetico e cellulare.

Domain della struttura dell'enzima piruvata chinasi (PYK) Un enzima glicolitico (Fonte: Thomas Splettsser (www.Scistilo.com) [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)] via Wikimedia Commons)

È stato stabilito che il genoma umano ha almeno 500 geni che codificano per enzimi appartenenti al gruppo di chinasi, i cui substrati di "accettori" di gruppi di fosfato possono essere carboidrati, lipidi, nucleosidi, proteine ​​e altri tipi di molecole organiche.

Questi enzimi sono classificati all'interno del gruppo di fosfotransferasi (EC 2.7) e di solito usano come molecole "donatore" fosfato a composti ad alta energia come ATP, GTP, CTP e altri correlati.

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Caratteristiche

Il termine "chinasi", come detto, si riferisce comunemente a tutti gli enzimi che sono responsabili del trasferimento del gruppo fosfato terminale ATP verso un'altra molecola di ricezione o "accettazione" del gruppo fosfato.

Sebbene questi enzimi catalizzano essenzialmente la stessa reazione del trasferimento di gruppi fosforilici, c'è una grande diversità tra questi, non solo per quanto riguarda la struttura, ma per la specificità dei substrati e delle rotte cellulari a cui partecipano.

Generalmente, la sua struttura è composta da fogli β-pedie e eliche α che sono specificamente piegate per formare il sito attivo e detto sito attivo di solito contiene ioni caricati positivamente (cationi) che stabilizzano i carichi negativi dei gruppi di fosfato che trasferiscono.

Sulla attiva o vicino a questo ci sono due siti di giunzione per i substrati: uno per l'ATP o la molecola di donatore del gruppo fosfato e un altro per il substrato che sarà fosforilato.

La reazione generale di questi enzimi (fosforilazione) può essere contemplata come segue:

Substrato ATP + → ADP + substrato fosforilato

Dove l'ATP dona il gruppo fosfato che vince il substrato.

Ragazzi

Secondo la classificazione del comitato nomenclatura dell'Unione internazionale di biochimica e biologia molecolare (NC-IBMB), le chinasi si trovano nel gruppo di fosfotransferasi (EC. 2.7, enzimi che trasferiscono gruppi che contengono fosforo), che sono suddivisi, a loro volta, in circa 14 classi (EC 2.7.1 - EC 2.7.14).

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Le differenze fondamentali tra questi 14 tipi di fosfotransferasi sono correlate alla natura chimica della molecola "accettore" del gruppo fosfato che trasferiscono (o con la natura della porzione della molecola che il gruppo fosfato riceve).

All'interno di questa categoria (enzimi fosfotransferasi) ci sono anche alcuni enzimi che trasferiscono i fosfati ma non usano molecole ATP come "donatore", ma usano fosfati inorganici.

In generale, queste classi sono descritte come segue:

EC 2.7.1: enzimi fosfotransferasi che hanno un accettore del gruppo fosfato un alcol

Questo è uno dei gruppi più importanti per il metabolismo energetico di molti organismi, poiché contiene gli enzimi responsabili della fosforilazione dei carboidrati e dei loro derivati, come glucosio, galattosio, fruttosio, mannosa, glicosamina, ribose e ribuloso, xilosio, gliceroli , Piruvato, mevalonato, arabinosa, inositolo, tra molti altri.

Esempio di questi enzimi comuni sono esochinasi, glicoquinasi, fosfofrucerachinasi e piruvato chinasi, che sono direttamente coinvolti nella via glicolitica che è responsabile dell'ossidazione del glucosio per la produzione di energia sotto forma di ATP.

EC 2.7.2: enzimi fosfotransferasi che hanno un gruppo carbossilico come accettore del fosfato

All'interno di questo tipo di enzimi fosfotransferasi fosfotransferasi sono enzimi che trasferiscono i gruppi di fosfato a porzioni di molecole con gruppi carbossinici, come acetato, carbammato, aspartato, fosfoglicerato, tra gli altri.

EC 2.7.3: enzimi di fosfotransferasi che hanno un atomo di azoto come accettore del fosfato

Metabolicamente parlando, questo gruppo di enzimi è anche di grande importanza, poiché sono responsabili del trasferimento di gruppi di fosfato a molecole come creatinina, arginina, glutammina, guanidina-acetato, ecc.

EC 2.7.4: enzimi fosfotransferasi che hanno come accettore del gruppo fosfato un altro gruppo di fosfato

Gran parte degli enzimi di questo gruppo lavora nella regolazione della formazione o dell'idrolisi di composti ad alta energia come ATP, GTP, CTP e altri, in quanto sono responsabili dell'aggiunta, della rimozione o dello scambio di gruppi di fosfato tra questo tipo di molecole o i suoi precursori.

Partecipano anche al trasferimento di gruppi di fosfato verso altre molecole precedentemente fosforilate, che possono essere di natura lipidica, carboidrati o derivati ​​da questi.

Esempio di questi importanti enzimi sono la chinasi adenilata, la nucleoside fosfato chinasi, la nucleoside triposphate adenilato chinasi, la chinasi UMP/CMP e il fosfato chinasi Farnesil, ecc.

EC 2.7.6: enzimi difosfotransferasi

Diposfotransferasi catalizzano il trasferimento di due gruppi di fosfato contemporaneamente allo stesso substrato. Esempio di questi enzimi sono la defosfoquinasi ribosio-fosfato, la defosfoquinasi tiamina e la defosfoquinasi GTP, che è un enzima importante nel metabolismo delle purine.

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EC 2.7.7: enzimi specifici per fosfotransferasi nucleotidici (fosfotransferasi nucleotidi)

La fosfotransferasi nucleidos partecipa a molti processi cellulari coinvolti nell'attivazione e nell'inattivazione di altre proteine ​​ed enzimi, nonché in alcuni meccanismi di riparazione del DNA.

La sua funzione è quella di trasferire nucleotidi, generalmente nucleotidi monofosfato di diverse basi di azoto. In questo tipo di enzimi ci sono DNA e RNA polimerasi (sia DNA che RNA dipendente), l'UDP-glucosa 1-fosfato uridiltransferasi, tra gli altri.

EC 2.7.8: enzimi che trasferiscono i gruppi di fosfato con sostituzioni

Questa classe ha funzioni significative nelle rotte del metabolismo lipidico, specialmente nella sua sintesi. Sono responsabili del trasferimento di molecole fosforilate (fosfati con sostituzioni) verso altre molecole "accettore".

Esempio di questo gruppo di enzimi sono la fosfotransferasi etanolamina, la diacilglicerolo colina fosfotransferasi, la sfingomyeline sintasi, ecc.

EC 2.7.9: enzimi fosfotransferasi con accettori accoppiati

Questi enzimi utilizzano un singolo donatore di gruppo fosfato (ATP o correlato) per fosforilati due diverse molecole di accettore. Discuff fosfato piruvato (PPDK) e fosfoglucano dicinasi sono esempi di questi enzimi.

Fosfotransferasi che fosforilati residui di aminoacidi di diversi tipi di proteine

EC 2.7.10: proteina-losina chinasi

Le chinasi proteiche-pirosine sono enzimi che catalizzano il trasferimento di gruppi di fosfato specificamente ai residui di tirosina in catene polipeptidiche di diversi tipi di accettori proteici.

EC 2.7.11: chinasi proteina-serina/treonina

Come le proteine-pirosina chinasi, questo gruppo di enzimi catalizza il trasferimento di gruppi di fosfato a rifiuti di serina o treonina in altre proteine.

Un esempio noto di queste proteine ​​è la famiglia delle proteine ​​della chinasi C, che partecipano a più modi, ma specialmente nel metabolismo lipidico.

Questo gruppo include anche molte proteine ​​cicliche dipendenti da AMP e GMP ciclici, con importanti implicazioni nella differenziazione cellulare, crescita e comunicazione.

EC 2.7.12: Le chinasi sono doppie specificità (che possono agire sia nei rifiuti di serina/treonina che di tirosina)

Le chinasi attivate dal mitogeno le proteine ​​(MAPKK) fanno parte di questo gruppo di enzimi che sono in grado di indistintly SEINE, TREONINE o TIROSINE SCADI di altre proteine ​​della chinasi.

Histidin Mutkish (EC 2.7.13) e chinasi proteina-arginina (EC 2.7.14)

Esistono altre proteine ​​della chinasi in grado di trasferire gruppi di fosfato in residui di istidina e arginina in alcuni tipi di proteine ​​e queste sono proteine ​​della chinasi e chinasi proteina-arginina.

Altre forme di classificazione

Secondo diversi autori, le chinasi possono essere classificate meglio in base al tipo di substrato che usano come accettore del gruppo fosfato.

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Altri ritengono che il modo migliore per classificare questi enzimi sia in base alla struttura e alle caratteristiche del loro sito attivo, cioè, secondo la conformazione e la presenza di ioni o alcune molecole nello stesso.

Secondo il tipo di substrato, le chinasi possono essere classificate come proteina di Cinasi (che fosforilate altre proteine), LIPA chinasi (che fosforilati lipidi), carboidrati chinasi (che fosforilavano diversi tipi di carboidrati, fosforili nucleoside (che fosforillano nucleosidi), ecc.

Funzioni

Gli enzimi del gruppo di chinasi sono in natura onnipresente e una singola cellula può ospitare centinaia di tipi diversi, catalizzando reazioni su più percorsi cellulari.

Le sue funzioni possono essere molto diverse:

-Partecipano a più processi di segnalazione e comunicazione cellulare, in particolare le proteine ​​della chinasi, che catalizzano la fosforilazione consecutiva di altre proteine ​​della chinasi (cascate di fosforilazione) in risposta a stimoli interni ed esterni.

-Alcune di queste proteine ​​con attività enzimatica hanno funzioni centrali nel metabolismo dei carboidrati, lipidi, nucleotidi, vitamine, cofattori e aminoacidi. Ad esempio, nulla di più nella glicolisi partecipa almeno 4 chinasi: esochinasi, fosfofrucerachinasi, fosfoglicerata chinasi e piruvato chinasi.

-Tra le funzioni di segnalazione, le chinasi sono coinvolte nei processi di regolazione dell'espressione genetica, contrazione muscolare e resistenza agli antibiotici in diversi tipi di organismi viventi.

-Le proteine ​​putter-cinesi hanno funzioni nella regolazione di molte rotte di trasduzione del segnale correlate allo sviluppo e alla comunicazione nei metazos multicellulari.

-La modifica delle proteine ​​di fosforilazione (in altri contesti cellulari diversi dalla segnalazione cellulare) è un importante elemento di regolazione dell'attività di grandi quantità di enzimi che partecipano a diversi processi metabolici. Tale è l'esempio della regolazione del ciclo cellulare da parte di molte proteine ​​dipendenti dalla chinasi.

-Le chinasi fosforillari lipidiche sono essenziali per i processi di rimodellamento delle membrane cellulari, nonché per la sintesi e la formazione di nuove membrane.

Riferimenti

1. Guance., Zhang, h., & Grishin, N. V. (2002). Classificazione della sequenza e della struttura delle chinasi. Journal of Molecular Biology, 2836(02), 855-881.
2. Cooper, j. (2018). Britannica Enciclopedia. Estratto dalla Britannica.com
3. Da Silva, G. (2012). Progressi nelle proteine ​​chinasi. Rijaka, Croazia: Intech Open.
4. Krebs, e. (1983). Prospettive storiche sulla fosforilazione delle proteine ​​e un sistema di classificazione per le proteine ​​chinasi. Phil. Trans. R. Soc. Lond. B, 302, 3-11.
5. Krebs, e. (1985). La fosforilazione delle proteine: un grande meccanismo per la regolazione biologica. Transazioni della società biochimica, 13, 813-820.
6. Comitato nomenclatura dell'Unione internazionale di biochimica e biologia molecolare (NC-IBMB). (2019). Estratto da Qmul.AC.UK