Трансглутаминаза
| Трансглутаминаза | |||
|---|---|---|---|
 Пример трансглутаминазы: фактор свертывания крови XIII из крови человека. Код PDB: 1EVU. | |||
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 2.3.2.13 | ||
| Номер CAS. | 80146-85-6 | ||
| Базы данных | |||
| ИнтЭнк | вид IntEnz | ||
| БРЕНДА | БРЕНДА запись | ||
| Экспаси | Просмотр NiceZyme | ||
| КЕГГ | КЕГГ запись | ||
| МетаЦик | метаболический путь | ||
| ПРЯМОЙ | профиль | ||
| PDB Структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||
| |||
Трансглутаминазы — это ферменты , которые в природе катализируют преимущественно образование изопептидной связи между γ- карбоксамидными группами (-(C=O)NH 2 ) глутамина остатков боковых цепей и ε- аминогруппами (-NH 2 ) лизина боковых цепей остатков . с последующим выделением аммиака (NH 3 ). Остатки лизина и глутамина должны быть связаны с пептидом или белком, чтобы могла произойти эта реакция сшивания (между отдельными молекулами) или внутримолекулярная (внутри одной и той же молекулы). [1] Связи, образуемые трансглутаминазой, обладают высокой устойчивостью к протеолитической деградации ( протеолизу ). [2] Реакция [1]
- Gln-(C=O)NH 2 + NH 2 -Lys → Gln-(C=O)NH-Lys + NH 3
Трансглутаминазы также могут присоединять первичный амин (RNH 2 ) к карбоксиамидной группе боковой цепи связанного с белком/пептидом остатка глутамина, образуя таким образом изопептидную связь. [1]
- Gln-(C=O)NH 2 + RNH 2 → Gln-(C=O)NHR + NH 3
Эти ферменты также могут дезамидировать остатки глутамина до остатков глутаминовой кислоты в присутствии воды. [1]
- Gln-(C=O)NH 2 + H 2 O → Gln-COOH + NH 3
из Streptomyces mobaraensis , бактерий Трансглутаминаза, выделенная, например, представляет собой кальций -независимый фермент. Трансглутаминазы млекопитающих , среди других трансглутаминаз, требуют кальция. 2+ ионы в качестве кофактора . [1]
Трансглутаминазы были впервые описаны в 1959 году. [3] Точная биохимическая активность трансглутаминаз была обнаружена в свертывания крови белке XIII в 1968 году. [4]
Примеры
[ редактировать ]
У человека охарактеризованы девять трансглутаминаз. [5] восемь из которых катализируют реакции трансамидирования . Эти ТГазы имеют трех- или четырехдоменную организацию с иммуноглобулиноподобными доменами, окружающими центральный каталитический домен. Основной домен принадлежит к суперсемейству папаин-подобных протеаз Cys-His-Asp (клану CA) и использует каталитическую триаду . [2] Белок 4.2 , также называемый полосой 4.2, является каталитически неактивным членом семейства трансглутаминаз человека, который имеет замену Cys на Ala в каталитической триаде. [6]
| Имя | Ген | Активность | хромосома | МОЙ БОГ |
|---|---|---|---|---|
| Фактор XIII (фактор стабилизации фибрина) цепь А | Ф13А1 | коагуляция | 6p25-p24 | 134570 |
| Кератиноцитарная трансглутаминаза | ТГМ1 | кожа | 14q11.2 | 190195 |
| Тканевая трансглутаминаза | ТГМ2 | вездесущий | 20q11.2-q12 | 190196 |
| Эпидермальная трансглутаминаза | ТГМ3 | кожа | 20q12 | 600238 |
| Трансглутаминаза простаты | ТГМ4 | простата | 3p22-p21.33 | 600585 |
| ТГМ Х | ТГМ5 [7] | кожа | 15q15.2 | 603805 |
| TGM Y | ТГМ6 | нервы, ЦНС | 20q11-15 | 613900 |
| ТГМ З | ТГМ7 | яичко, легкие | 15q15.2 | 606776 |
| Белок 4.2 | ЭПБ42 | эритроциты, костный мозг, селезенка | 15q15.2 | 177070 |
Бактериальные трансглутаминазы представляют собой однодоменные белки с ядром, имеющим сходную структуру. Трансглутаминаза, обнаруженная у некоторых бактерий, работает на диаде Cys-Asp. [8]
|
|
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Биологическая роль
[ редактировать ]Трансглутаминазы образуют сильно сшитые, обычно нерастворимые белковые полимеры. Эти биологические полимеры необходимы организму для создания барьеров и стабильных структур. Примерами являются тромбы ( фактор свертывания XIII ), кожа и волосы . Каталитическая реакция обычно рассматривается как необратимая, и ее необходимо тщательно контролировать с помощью обширных механизмов контроля. [2]
Роль в болезни
[ редактировать ]Дефицит фактора XIII (редкое генетическое заболевание) предрасполагает к кровотечению ; концентрированный фермент можно использовать для коррекции патологии и снижения риска кровотечения. [2]
Антитела к трансглутаминазе обнаруживаются при целиакии и могут играть роль в повреждении тонкой кишки в ответ на диетический глиадин, который характеризует это состояние. [2] При родственном заболевании герпетиформном дерматите , при котором часто обнаруживаются изменения в тонкой кишке и которое реагирует на исключение из рациона содержащих глиадин продуктов из пшеницы, преобладающим аутоантигеном является эпидермальная трансглутаминаза. [9]
Недавние исследования показывают, что страдающие неврологическими заболеваниями, такими как болезнь Хантингтона, [10] и болезнь Паркинсона [11] могут иметь необычно высокие уровни одного типа трансглутаминазы, тканевой трансглутаминазы . Предполагается, что тканевая трансглутаминаза может участвовать в образовании белковых агрегатов, вызывающих болезнь Хантингтона, хотя, скорее всего, это не обязательно. [2] [12]
Мутации трансглутаминазы кератиноцитов участвуют в ламеллярном ихтиозе .
Структурные исследования
[ редактировать ]По состоянию на конец 2007 года 19 структур для этого класса ферментов было решено PDB с кодами доступа 1EVU , 1EX0 , 1F13 , 1FIE , 1G0D , 1GGT , 1GGU , 1GGY , 1IU4 , 1KV3 , 1L9M , 1L9N , 1NUD , 1NUF , 1. НУГ , 1QRK , 1RLE , 1SGX и 1VJJ .
Промышленное и кулинарное применение
[ редактировать ]
В коммерческой пищевой промышленности трансглутаминаза используется для связывания белков . Примеры продуктов, приготовленных с использованием трансглутаминазы, включают имитацию крабового мяса и рыбные шарики . Его производят путем Streptomyces mobaraensis ферментации в коммерческих количествах ( P81453 ) или экстрагируют из крови животных. [13] и используется в различных процессах, включая производство переработанных мясных и рыбных продуктов.
Трансглутаминазу можно использовать в качестве связующего агента для улучшения текстуры богатых белком продуктов, таких как сурими или ветчина . [14]
Тромбин - фибриноген «мясной клей» из крупного рогатого скота и свиньи был запрещен на всей территории Европейского Союза в качестве пищевой добавки в 2010 году. [15] Трансглутаминаза по-прежнему разрешена и не требует декларирования, поскольку она считается технологической добавкой, а не добавкой, которая остается в конечном продукте.
Молекулярная кухня
[ редактировать ]Трансглютаминаза также используется в молекулярной гастрономии для объединения новых текстур с существующими вкусами. Помимо этих основных применений, трансглутаминаза использовалась для создания некоторых необычных продуктов. Британскому шеф-повару Хестону Блюменталю приписывают введение трансглутаминазы в современную кулинарию.
Уайли Дюфрен , шеф-повар нью-йоркского авангардного ресторана wd~50 , познакомился с трансглутаминазой Блюменталем и изобрел « макароны », состоящие более чем на 95% из креветок благодаря трансглутаминазе. [16]
Синонимы
[ редактировать ]- протеин-глутамин-гамма-глутамилтрансфераза (систематическая)
- фибринолигаза
- глутаминилпептид гамма-глутамилтрансфераза
- белок-глутамин: амин-гамма-глутамилтрансфераза
- R-глутаминилпептид: амин-гамма-глутамилтрансфераза
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ДеДжонг Г.А., Коппельман С.Дж. (2002). «Реакции, катализируемые трансглутаминазой: влияние на применение в пищевых продуктах». Журнал пищевой науки . 67 (8): 2798–2806. дои : 10.1111/j.1365-2621.2002.tb08819.x .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Гриффин М., Касадио Р., Бергамини С.М. (декабрь 2002 г.). «Трансглутаминазы: природные биологические клеи» . Биохимический журнал . 368 (Часть 2): 377–96. дои : 10.1042/BJ20021234 . ПМК 1223021 . ПМИД 12366374 .
- ^ Кларк Д.Д., Мычек М.Дж., Нейдл А., Вельш Х. (1959). «Включение аминов в белки». Арх Биохим Биофиз . 79 : 338–354. дои : 10.1016/0003-9861(59)90413-8 .
- ^ Пизано Дж. Дж., Финлейсон Дж. С., Член парламента Пейтона (май 1968 г.). «[Поперечная связь в фибрине, полимеризованном фактором 13: эпсилон-(гамма-глутамил)лизин]». Наука . 160 (3830): 892–3. Бибкод : 1968Sci...160..892P . дои : 10.1126/science.160.3830.892 . ПМИД 4967475 . S2CID 95459438 .
- ^ Гренард П., Бейтс М.К., Эшлиманн Д. (август 2001 г.). «Эволюция генов трансглутаминазы: идентификация кластера генов трансглутаминазы на хромосоме 15q15 человека. Структура гена, кодирующего трансглутаминазу X, и новый член семейства генов, трансглутаминаза Z» . Журнал биологической химии . 276 (35): 33066–78. дои : 10.1074/jbc.M102553200 . ПМИД 11390390 .
- ^ Эккерт Р.Л., Каартинен М.Т., Нурминская М., Белкин А.М., Колак Г., Джонсон Г.В., Мехта К. (апрель 2014 г.). «Трансглутаминазная регуляция функции клеток» . Физиологические обзоры . 94 (2): 383–417. doi : 10.1152/physrev.00019.2013 . ПМК 4044299 . ПМИД 24692352 .
- ^ Эшлиманн Д., Келлер М.К., Аллен-Хоффманн Б.Л., Мошер Д.Ф. (февраль 1998 г.). «Выделение кДНК, кодирующей новый член семейства генов трансглутаминазы, из кератиноцитов человека. Обнаружение и идентификация продуктов гена трансглутаминазы на основе полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией с вырожденными праймерами» . Журнал биологической химии . 273 (6): 3452–60. дои : 10.1074/jbc.273.6.3452 . ПМИД 9452468 .
- ^ Кашиваги Т., Ёкояма К., Исикава К., Оно К., Эдзима Д., Мацуи Х., Сузуки Э. (ноябрь 2002 г.). «Кристаллическая структура микробной трансглутаминазы Streptoverticillium mobaraense» . Журнал биологической химии . 277 (46): 44252–60. дои : 10.1074/jbc.M203933200 . ПМИД 12221081 .
- ^ Сарди М., Карпати С., Меркл Б., Паулссон М., Смит Н. (март 2002 г.). «Эпидермальная трансглутаминаза (TGase 3) является аутоантигеном герпетиформного дерматита» . Журнал экспериментальной медицины . 195 (6): 747–57. дои : 10.1084/jem.20011299 . ПМК 2193738 . ПМИД 11901200 .
- ^ Карпуй М.В., Бехер М.В., Штейнман Л. (январь 2002 г.). «Доказательства роли трансглутаминазы при болезни Хантингтона и потенциальных терапевтических последствиях». Нейрохимия Интернэшнл . 40 (1): 31–6. дои : 10.1016/S0197-0186(01)00060-2 . ПМИД 11738470 . S2CID 40198925 .
- ^ Вермес И., Стер Э.Н., Йириковски Г.Ф., Хаанен С. (октябрь 2004 г.). «Повышенная концентрация трансглутаминазы тканей спинномозговой жидкости при болезни Паркинсона, указывающая на апоптоз» . Двигательные расстройства . 19 (10): 1252–4. дои : 10.1002/mds.20197 . ПМИД 15368613 . S2CID 102503 .
- ^ Лесорт М., Чун В., Тухольски Дж., Джонсон Г.В. (январь 2002 г.). «Играет ли тканевая трансглутаминаза роль в болезни Хантингтона?». Нейрохимия Интернэшнл . 40 (1): 37–52. дои : 10.1016/S0197-0186(01)00059-6 . ПМИД 11738471 . S2CID 7983848 .
- ^ Кёлер В. (22 августа 2008 г.). «Gelijmde slavink» (на голландском языке). НРК Хандельсблад . Архивировано из оригинала 20 февраля 2009 года . Проверено 6 июля 2024 г.
- ^ Ёкояма К., Нио Н., Кикучи Ю. (май 2004 г.). «Свойства и применение микробной трансглутаминазы». Прикладная микробиология и биотехнология . 64 (4): 447–54. дои : 10.1007/s00253-003-1539-5 . ПМИД 14740191 . S2CID 19068193 .
- ^ «ЕС запрещает «мясной клей» - новости безопасности пищевых продуктов» . foodsafetynews.com . 24 мая 2010 г. Архивировано из оригинала 5 апреля 2018 г. . Проверено 6 мая 2018 г.
- ^ Джон Б. (11 февраля 2005 г.). «Лапша заново изобретенная» . Новости Эн-Би-Си . Проверено 2 апреля 2008 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Акбари и др. (2021). «Последние достижения в биосинтезе микробной трансглутаминазы и ее применение в пищевой промышленности» . Тенденции в пищевой науке и технологиях . Проверено 31 августа 2023 г.
- Фесус Л., Хитоми К., Кодзима С. (2015). Трансглутаминазы: множественные функциональные модификаторы и мишени для открытия новых лекарств . Спрингер Япония. ISBN 978-4-431-55823-1 .
- Нуйенс Т., Шмидт М. (2019). Ферментативные методы лигирования . Хумана, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. ISBN 978-1-4939-9545-5 .
- Куддус М (2018). Ферменты в пищевой технологии: усовершенствования и инновации . Спрингер, Сингапур. ISBN 978-981-13-1932-7 .
- Келлехер Дж.Б. (11 мая 2012 г.). «Промышленность защищает высмеиваемый критиками ингредиент, называя его «мясным клеем» » . Чикаго Трибьюн . Проверено 20 июля 2012 г.
- Мархонс и др. (2023). «Свойства йогурта, обработанного микробной трансглутаминазой и экзополисахаридами» . Международный молочный журнал . Проверено 31 августа 2023 г.
- Патент США 5156956 - Трансглутаминаза, катализирующая реакцию ацильного переноса Γ-карбоксиамидной группы остатка глутамина в пептидной или белковой цепи в отсутствие Ca. 2+
