Трансглутаминазалар: ферменттердің изопептидтік байланыс құру қабілеті
Transglutaminase
Трансглутаминазалар – ақуыздар арасында изопептидтік байланыстар түзетін ферменттер. Қан қату факторы XIII-те табылды, 9 түрі бар. Ақуыздық тозуға төзімді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Белгілі бір ақуыз аймақтарында изопептидтік байланыстарды түзетуге қабілетті ферменттер класы. Трансглютаминазалар – табиғатта негізінен глутамин қалдықтарының γ-карбоксамидтік топтары ( (C=O)NH2 ) мен лизин қалдықтарының ε-амино топтары ( NH2 ) арасында изопептидтік байланыстың қалыптасуын катализдейтін ферменттер, нәтижесінде аммиак ( NH3 ) бөлінеді. Бұл кросс-байланыс (жеке молекулалар арасында) немесе молекулаішілік (бір молекула ішінде) реакцияның болуы үшін лизин және глутамин қалдықтары пептидке немесе ақуызға байланысқан болуы керек. Трансглютаминазамен түзілген байланыстар протеолитикалық ыдырауға (протеолиз) жоғары төзімділік көрсетеді. Трансглютаминазалардың нақты биохимиялық активтілігі 1968 жылы XIII факторлы қан ұю протеинінде анықталған.
Class of enzymes capable of forming isopeptide bonds in certain regions of proteins
Transglutaminases are enzymes that in nature primarily catalyze the formation of an isopeptide bond between γ carboxamide groups ( (C=O)NH2 ) of glutamine residue side chains and the ε amino groups ( NH2 ) of lysine residue side chains with subsequent release of ammonia ( NH3 ). Lysine and glutamine residues must be bound to a peptide or a protein so that this cross linking (between separate molecules) or intramolecular (within the same molecule) reaction can happen. Bonds formed by transglutaminase exhibit high resistance to proteolytic degradation (proteolysis). The exact biochemical activity of transglutaminases was discovered in blood coagulation protein factor XIII in 1968.
Мысалдар
Адамда тоғыз трансглутаминаза сипатталған, оның сегізі трансмидация реакцияларын катализдейді. Бұл ТГаздар үш немесе төрт домендік құрылымға ие, орталық каталитикалық доменді иммуноглобулиндік домендер қоршап тұрады. Негізгі домен папаин тәрізді протеазалар суперотбасының (CA кланы) құрамына кіреді және Cys-His-Asp каталитикалық триадасын пайдаланады. 4.2 белкесі, сондай-ақ 4.2 жолағы деп те аталады, адам трансглутаминазалар отбасының каталитикалық белсенді емес мүшесі болып табылады және каталитикалық триадада Cys-Ala алмасуына ие.
Nine transglutaminases have been characterised in humans, eight of which catalyse transamidation reactions. These TGases have a three or four domain organization, with immunoglobulin like domains surrounding the central catalytic domain. The core domain belongs to the papain like protease superfamily (CA clan) and uses a Cys His Asp catalytic triad. Protein 4.2 , also referred to as band 4.2, is a catalytically inactive member of the human transglutaminase family that has a Cys to Ala substitution at the catalytic triad. Name Gene Activity Chromosome OMIM Factor XIII (fibrin stabilizing factor) chain A F13A1 coagulation 6p25 p24 Keratinocyte transglutaminase TGM1 skin 14q11.2 Tissue transglutaminase TGM2 ubiquitous 20q11.2 q12 Epidermal transglutaminase TGM3 skin 20q12 Prostate transglutaminase TGM4 prostate 3p22 p21.33 TGM X TGM5 skin 15q15.2 TGM Y TGM6 nerves, CNS 20q11 15 TGM Z TGM7 testis, lung 15q15.2 Protein 4.2 EPB42 erythrocytes, bone marrow, spleen 15q15.2
Bacterial transglutaminases are single domain proteins with a similarly folded core. The transglutaminase found in some bacteria runs on a Cys Asp diad.
Атауы Гені Белсенділігі Хромосома OMIM XIII фактор (фибрин тұрақтандыру факторы) A тізбегі F13A1 қан ұю 6p25 p24 Кератиноцит трансглутаминазасы TGM1 тері 14q11.2 Тіндік трансглутаминаза TGM2 кең таралған 20q11.2 Эпидермальді трансглутаминаза TGM3 тері 20q12 Простата трансглутаминазасы TGM4 простата 3p22 p21.33 TGM X TGM5 тері 15q15.2 TGM Y TGM6 жүйкелер, ОЖЖ 20q11 15 TGM Z TGM7 ұрық, өкпе 15q15.2 4.2 белкесі EPB42 эритроциттер, сүйек миы, көкбауыр 15q15.2
Nine transglutaminases have been characterised in humans, eight of which catalyse transamidation reactions. These TGases have a three or four domain organization, with immunoglobulin like domains surrounding the central catalytic domain. The core domain belongs to the papain like protease superfamily (CA clan) and uses a Cys His Asp catalytic triad. Protein 4.2 , also referred to as band 4.2, is a catalytically inactive member of the human transglutaminase family that has a Cys to Ala substitution at the catalytic triad. Name Gene Activity Chromosome OMIM Factor XIII (fibrin stabilizing factor) chain A F13A1 coagulation 6p25 p24 Keratinocyte transglutaminase TGM1 skin 14q11.2 Tissue transglutaminase TGM2 ubiquitous 20q11.2 q12 Epidermal transglutaminase TGM3 skin 20q12 Prostate transglutaminase TGM4 prostate 3p22 p21.33 TGM X TGM5 skin 15q15.2 TGM Y TGM6 nerves, CNS 20q11 15 TGM Z TGM7 testis, lung 15q15.2 Protein 4.2 EPB42 erythrocytes, bone marrow, spleen 15q15.2
Bacterial transglutaminases are single domain proteins with a similarly folded core. The transglutaminase found in some bacteria runs on a Cys Asp diad.
Бактериялық трансглутаминазалар бір доменді ақуыздар болып табылады, олардың негізгі құрылымы ұқсас бүктеліске ие. Кейбір бактериялардағы трансглутаминазалар Cys-Asp диадасы арқылы жұмыс істейді.
Nine transglutaminases have been characterised in humans, eight of which catalyse transamidation reactions. These TGases have a three or four domain organization, with immunoglobulin like domains surrounding the central catalytic domain. The core domain belongs to the papain like protease superfamily (CA clan) and uses a Cys His Asp catalytic triad. Protein 4.2 , also referred to as band 4.2, is a catalytically inactive member of the human transglutaminase family that has a Cys to Ala substitution at the catalytic triad. Name Gene Activity Chromosome OMIM Factor XIII (fibrin stabilizing factor) chain A F13A1 coagulation 6p25 p24 Keratinocyte transglutaminase TGM1 skin 14q11.2 Tissue transglutaminase TGM2 ubiquitous 20q11.2 q12 Epidermal transglutaminase TGM3 skin 20q12 Prostate transglutaminase TGM4 prostate 3p22 p21.33 TGM X TGM5 skin 15q15.2 TGM Y TGM6 nerves, CNS 20q11 15 TGM Z TGM7 testis, lung 15q15.2 Protein 4.2 EPB42 erythrocytes, bone marrow, spleen 15q15.2
Bacterial transglutaminases are single domain proteins with a similarly folded core. The transglutaminase found in some bacteria runs on a Cys Asp diad.
Биологиялық рөлі
Трансглутаминазалар кеңінен байланысқан, көбінесе ерімейтін ақуыз полимерлерін қалыптастырады. Бұл биологиялық полимерлер организмге кедергілер мен тұрақты құрылымдар жасау үшін қажет. Мысалдарға қан ұюы (XIII ұю факторы), тері және шаш жатады. Каталитикалық реакция көбінесе қайтымсыз деп есептеледі және оны кең ауқымды бақылау механизмдері арқылы қатаң бақылау қажет. Жақындағы зерттеулер Ханттингтон және Паркинсон сияқты неврологиялық аурулары бар адамдарда тіндік трансглутаминазаның бір түрінің деңгейі жоғары болуы мүмкін екенін көрсетті. Тіндік трансглутаминаза Ханттингтон ауруын тудыратын ақуыз жиынтықтарының қалыптасуына қатысы болуы мүмкін деп болжанады, бірақ бұл міндетті емес. Кератиноциттер трансглутаминазасындағы мутациялар қабатты ихтиозға себеп болады.
Transglutaminases form extensively cross linked, generally insoluble protein polymers. These biological polymers are indispensable for an organism to create barriers and stable structures. Examples are blood clots (coagulation factor XIII), skin, and hair. The catalytic reaction is generally viewed as being irreversible, and must be closely monitored through extensive control mechanisms. Recent research indicates that sufferers from neurological diseases like Huntington's and Parkinson's may have unusually high levels of one type of transglutaminase, tissue transglutaminase. It is hypothesized that tissue transglutaminase may be involved in the formation of the protein aggregates that causes Huntington's disease, although it is most likely not required. Mutations in keratinocyte transglutaminase are implicated in lamellar ichthyosis.
Құрылымдық зерттеулер
2007 жылдың соңына қарай, осы ферменттер класы үшін 19 құрылым шешілді, PDB кіру кодтары: , , , , , , , , , , , , , , , , , және .
As of late 2007, 19 structures have been solved for this class of enzymes, with PDB accession codes , , , , , , , , , , , , , , , , , , and .
Өнеркәсіптік және аспаздық қолдану
Коммерциялық тамақ өңдеуде трансглутаминаза белоктарды байланыстыру үшін қолданылады. Трансглутаминаза қолданылып жасалған тағамдардың мысалы – имитациялық краб еті және балық шарлары. Ол Streptomyces mobaraensis ашыту арқылы коммерциялық көлемде өндіріледі немесе жануар қаннан бөліп алынады, және өңделген ет және балық өнімдерін қоса алғанда, түрлі процестерде қолданылады. Трансглутаминаза сурими немесе шұжық сияқты белокқа толы тағамдардың текстурасын жақсарту үшін байланыстырғыш ретінде пайдаланылуы мүмкін. 2010 жылы Еуропалық Одақта сиыр мен шошқадан алынған тромбин-фибриноген "ет желімін" тамақ қоспасы ретінде пайдалануға тыйым салынды. Трансглутаминазаға рұқсат берілген және оны көрсету қажет емес, себебі ол өңдеуге көмектесуші зат ретінде қарастырылады және соңғы өнімде қалады.
In commercial food processing, transglutaminase is used to bond proteins together. Examples of foods made using transglutaminase include imitation crabmeat, and fish balls. It is produced by Streptomyces mobaraensis fermentation in commercial quantities or extracted from animal blood, and is used in a variety of processes, including the production of processed meat and fish products. Transglutaminase can be used as a binding agent to improve the texture of protein rich foods such as surimi or ham. Thrombin–fibrinogen "meat glue" from bovine and porcine sources was banned throughout the European Union as a food additive in 2010. Transglutaminase remains allowed and is not required to be declared, as it is considered a processing aid and not an additive which remains present in the final product.
Молекулалық гастрономия
Трансглутаминаза молекулалық гастрономияда жаңа текстураларды қолданыстағы дәмдермен үйлестіру үшін де қолданылады. Бұл кең таралған қолданыстардан өзге, трансглутаминаза арқылы ерекше тағамдар жасалған. Британдық аспаз Хестон Блюментал трансглутаминазаны қазіргі заманғы тағамдарын дамытуға енгізгенімен танымал. Нью-Йорктегі авангардтық wd~50 мейрамханасының шеф-аспазы Уайли Дюфрен Блюменталдың ұсынуымен трансглутаминазаны танып, трансглутаминазаның көмегімен 95%-дан астам құрамында креветка бар "макарон" ойлап тапты.
Transglutaminase is also used in molecular gastronomy to meld new textures with existing tastes. Besides these mainstream uses, transglutaminase has been used to create some unusual foods. British chef Heston Blumenthal is credited with the introduction of transglutaminase into modern cooking. Wylie Dufresne, chef of New York's avant garde restaurant wd~50, was introduced to transglutaminase by Blumenthal, and invented a "pasta" made from over 95% shrimp thanks to transglutaminase.