Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Класс ферментов, способных формировать изопептидные связи в определенных участках белков.
Class of enzymes capable of forming isopeptide bonds in certain regions of proteins
Трансглутаминазы – это ферменты, которые в природе главным образом катализируют образование изопептидной связи между γ-карбоксамидными группами ( (C=O)NH2 ) боковых цепей остатков глутамина и ε-аминогруппами ( NH2 ) боковых цепей остатков лизина с последующим высвобождением аммиака ( NH3 ). Остатки лизина и глутамина должны быть связаны с пептидом или белком для того, чтобы могла произойти эта реакция сшивки (между отдельными молекулами) или внутримолекулярная (в пределах одной молекулы) реакция. Связи, образованные трансглутаминазой, обладают высокой устойчивостью к протеолитической деградации (протеолизу). Точная биохимическая активность трансглутаминаз была впервые обнаружена в факторе XIII свертывания крови в 1968 году.
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.
Примеры
У человека описано девять трансглутаминаз, восемь из которых катализируют реакции трансамидации. Эти TG-азы имеют трех- или четырехдоменную структуру, с доменами, подобными иммуноглобулинам, окружающими центральный каталитический домен. Основной домен принадлежит к суперсемейству папаиноподобных протеаз (клан CA) и использует каталитическую триаду Cys-His-Asp. Белок 4.2, также известный как полоса 4.2, является каталитически неактивным членом семейства человеческих трансглутаминаз, имеющим замену Cys на Ala в каталитической триаде.
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.
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.
Бактериальные трансглутаминазы – это однодоменные белки с аналогично свернутым ядром. Трансглутаминаза, обнаруженная у некоторых бактерий, функционирует на диаде Cys-Asp.
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.
Биологическая роль
Трансглутаминазы формируют обширно сшитые, как правило, нерастворимые белковые полимеры. Эти биологические полимеры необходимы организму для создания барьеров и стабильных структур. Примеры включают сгустки крови (фактор XIII свертывания крови), кожу и волосы. Каталитическая реакция обычно считается необратимой и требует тщательного контроля посредством сложных регуляторных механизмов. Недавние исследования показывают, что у людей, страдающих неврологическими заболеваниями, такими как болезнь Хантингтона и болезнь Паркинсона, может наблюдаться необычно высокий уровень одного типа трансглутаминазы – тканевой трансглутаминазы. Предполагается, что тканевая трансглутаминаза может быть вовлечена в образование белковых агрегатов, вызывающих болезнь Хантингтона, хотя, вероятно, она не является необходимой для этого процесса. Мутации в трансглутаминазе кератиноцитов связаны с ламеллярным ихтиозом.
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.
Структурные исследования
По состоянию на конец 2007 года для этого класса ферментов были определены структуры 19 соединений, с номерами доступа PDB: , , , , , , , , , , , , , , , , , и .
As of late 2007, 19 structures have been solved for this class of enzymes, with PDB accession codes , , , , , , , , , , , , , , , , , , and .
Промышленное и кулинарное применение
В коммерческой переработке пищевых продуктов трансглютаминаза используется для соединения белков. Примеры продуктов, изготовленных с использованием трансглютаминазы, включают имитацию крабового мяса и рыбные шарики. Она производится путем ферментации Streptomyces mobaraensis в промышленных масштабах или извлекается из крови животных и используется в различных процессах, в том числе при производстве переработанного мяса и рыбы. Трансглютаминаза может использоваться в качестве связующего агента для улучшения текстуры богатых белком продуктов, таких как сурими или ветчина. Тромбин-фибриногенный "мясной клей" из крупного рогатого скота и свиней был запрещен на всей территории Европейского Союза в качестве пищевой добавки в 2010 году. Трансглютаминаза остается разрешенной и не подлежит обязательному декларированию, поскольку она считается вспомогательным веществом для технологических процессов, а не добавкой, остающейся в конечном продукте.
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.
Молекулярная гастрономия
Трансглутаминаза также используется в молекулярной гастрономии для объединения новых текстур с существующими вкусами. Помимо этих распространенных способов применения, трансглутаминаза используется для создания необычных продуктов питания. Британскому шеф-повару Хестону Блюменталю приписывают внедрение трансглутаминазы в современную кулинарию. Уайли Дюфрен, шеф-повар нью-йоркского авангардного ресторана wd~50, познакомился с трансглутаминазой благодаря Блюменталю и изобрел "пасту", состоящую более чем на 95% из креветок, благодаря трансглутаминазе.
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.