Классификация ферментов
По типу катализируемых реакций ферменты подразделяются на 6 классов согласно иерархической классификации ферментов (КФ, EC — Enzyme Comission code). Классификация была предложена Международным союзом биохимии и молекулярной биологии (International Union of Biochemistry and Molecular Biology). Каждый класс содержит подклассы, так что фермент описывается совокупностью четырёх чисел, разделённых точками. Например, пепсин имеет название EС 3.4.23.1. Первое число грубо описывает механизм реакции, катализируемой ферментом:
• EC 1: Оксидоредуктазы, катализирующие окисление или восстановление. Пример: каталаза, алкогольдегидрогеназа
• EC 2: Трансферазы, катализирующие перенос химических групп с одной молекулы субстрата на другую. Среди трансфераз особо выделяют киназы, переносящие фосфатную группу, как правило, с молекулы АТФ.
• EC 3: Гидролазы, катализирующие гидролиз химических связей. Пример: эстеразы, пепсин, трипсин, амилаза, липопротеинлипаза
• EC 4: Лиазы, катализирующие разрыв химических связей без гидролиза с образованием двойной связи в одном из продуктов.
• EC 5: Изомеразы, катализирующие структурные или геометрические изменения в молекуле субстрата.
• EC 6: Лигазы, катализирующие образование химических связей между субстратами за счет гидролиза АТФ. Пример: ДНК-полимераза
Будучи катализаторами, ферменты ускоряют как прямую, так и обратную реакции, поэтому, например, лиазы способны катализировать и обратную реакцию — присоединение по двойным связям.
Полная номенклатура отражена на сайте http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/
Однако, такая классификация не учитывает структурные особенности молекул ферментов и слабо отражает молекулярный механизм их действия. Кроме того, классификация, основанная преимущественно на субстратной специфичности, не принимает во внимание эволюционные процессы, такие как дивергенция или конвергентная эволюция. Другая проблема номенклатуры ферментов состоит в том, что она не подходит для ферментов, проявляющих широкую специфичность (т.е. для тех, которые действуют на различные субстраты).
Очевидно, что имеется прямая взаимосвязь между аминокислотной последовательностью и пространственной структурой молекул (Chothia, Lesk, 1986). С 1985 года начато систематическое сравнение первичных последовательностей гликозилгидролаз (Gilkes et al., 1991; Henrissat, 1991). В процессе этого сравнения возникла классификация, основанная на структурном сходстве молекул, и образованы семейства, объединяющие различные ферменты со сходной субстратной специфичностью. Классификация, которая отражает сходство первичной структуры ферментов (следовательно, структурное сходство) безусловно, полезна, особенно при быстро растущем числе расшифрованных генов гликозилгидролаз, и способствует увеличению числа установленных третичных структур. Предложенная Henrissat классификационная система коррелирует со структурой и молекулярным механизмом действия ферментов, что позволяет делать предположения относительно каталитических остатков и даже третичной структуры О-гликозилгидролаз. Однако, при таком подходе к систематизации ферментов в те или иные классы ферментов неизбежно попадают белки, функция которых может быть весьма далека от ферментативной трансформации углеводов. Например, некаталитические белки, которые могут специфически связываться с углеводами. Поэтому, тип катализируемого процесса не является отныне абсолютным критерием для классификации фермента. Более того, по мере накопления данных о структуре белков последняя все отчетливее выходит на первый план. Цель настоящей главы представить современное состояние и развитие такой классификации О-гликозилгидролаз.
Предложенная Henrissat классификация (Henrissat, 1991; Henrissat, Bairoch, 1993) разделяет известные ферменты на семейства по сходству консервативных областей генов, которые кодируют соответствующие ферменты, а также привлекает для классификации механизм действия ферментов. Все семейства отнесены к какому–либо клану на основании особенностей третичной структуры.
Ознакомится с классификацией можно на сайте: http://www.cazy.org/CAZY/
По типу катализируемых реакций ферменты подразделяются на 6 классов согласно иерархической классификации ферментов (КФ, EC — Enzyme Comission code). Классификация была предложена Международным союзом биохимии и молекулярной биологии (International Union of Biochemistry and Molecular Biology). Каждый класс содержит подклассы, так что фермент описывается совокупностью четырёх чисел, разделённых точками. Например, пепсин имеет название EС 3.4.23.1. Первое число грубо описывает механизм реакции, катализируемой ферментом:
• EC 1: Оксидоредуктазы, катализирующие окисление или восстановление. Пример: каталаза, алкогольдегидрогеназа
• EC 2: Трансферазы, катализирующие перенос химических групп с одной молекулы субстрата на другую. Среди трансфераз особо выделяют киназы, переносящие фосфатную группу, как правило, с молекулы АТФ.
• EC 3: Гидролазы, катализирующие гидролиз химических связей. Пример: эстеразы, пепсин, трипсин, амилаза, липопротеинлипаза
• EC 4: Лиазы, катализирующие разрыв химических связей без гидролиза с образованием двойной связи в одном из продуктов.
• EC 5: Изомеразы, катализирующие структурные или геометрические изменения в молекуле субстрата.
• EC 6: Лигазы, катализирующие образование химических связей между субстратами за счет гидролиза АТФ. Пример: ДНК-полимераза
Будучи катализаторами, ферменты ускоряют как прямую, так и обратную реакции, поэтому, например, лиазы способны катализировать и обратную реакцию — присоединение по двойным связям.
Полная номенклатура отражена на сайте http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/enzyme/
Однако, такая классификация не учитывает структурные особенности молекул ферментов и слабо отражает молекулярный механизм их действия. Кроме того, классификация, основанная преимущественно на субстратной специфичности, не принимает во внимание эволюционные процессы, такие как дивергенция или конвергентная эволюция. Другая проблема номенклатуры ферментов состоит в том, что она не подходит для ферментов, проявляющих широкую специфичность (т.е. для тех, которые действуют на различные субстраты).
Очевидно, что имеется прямая взаимосвязь между аминокислотной последовательностью и пространственной структурой молекул (Chothia, Lesk, 1986). С 1985 года начато систематическое сравнение первичных последовательностей гликозилгидролаз (Gilkes et al., 1991; Henrissat, 1991). В процессе этого сравнения возникла классификация, основанная на структурном сходстве молекул, и образованы семейства, объединяющие различные ферменты со сходной субстратной специфичностью. Классификация, которая отражает сходство первичной структуры ферментов (следовательно, структурное сходство) безусловно, полезна, особенно при быстро растущем числе расшифрованных генов гликозилгидролаз, и способствует увеличению числа установленных третичных структур. Предложенная Henrissat классификационная система коррелирует со структурой и молекулярным механизмом действия ферментов, что позволяет делать предположения относительно каталитических остатков и даже третичной структуры О-гликозилгидролаз. Однако, при таком подходе к систематизации ферментов в те или иные классы ферментов неизбежно попадают белки, функция которых может быть весьма далека от ферментативной трансформации углеводов. Например, некаталитические белки, которые могут специфически связываться с углеводами. Поэтому, тип катализируемого процесса не является отныне абсолютным критерием для классификации фермента. Более того, по мере накопления данных о структуре белков последняя все отчетливее выходит на первый план. Цель настоящей главы представить современное состояние и развитие такой классификации О-гликозилгидролаз.
Предложенная Henrissat классификация (Henrissat, 1991; Henrissat, Bairoch, 1993) разделяет известные ферменты на семейства по сходству консервативных областей генов, которые кодируют соответствующие ферменты, а также привлекает для классификации механизм действия ферментов. Все семейства отнесены к какому–либо клану на основании особенностей третичной структуры.
Ознакомится с классификацией можно на сайте: http://www.cazy.org/CAZY/