Трансглутаминаза - Transglutaminase

Трансглутаминаза
Пример трансглутаминазы: фактор свертывания крови XIII из крови человека. Код PDB: 1EVU.
Идентификаторы
Номер ЕС	2.3.2.13
Количество CAS	80146-85-6
Базы данных
IntEnz	Просмотр IntEnz
BRENDA	BRENDA запись
ExPASy	Просмотр NiceZyme
КЕГГ	Запись в KEGG
MetaCyc	метаболический путь
ПРИАМ	профиль
PDB структуры	RCSB PDB PDBe PDBsum
Поиск ЧВК статьи PubMed статьи NCBI белки

Трансглутаминазы находятся ферменты что в природе в первую очередь катализировать формирование изопептидная связь между γ-карбоксамид группы (- (C = O) NH₂ ) из глутамин остаток боковые цепи и ε-аминогруппы (-NH₂ ) из лизин остатки боковых цепей с последующим высвобождением аммиак (NH₃ ). Остатки лизина и глутамина должны быть связаны с пептид или белок так что это сшивание (между отдельными молекулами) или внутримолекулярная (внутри одной молекулы) может происходить реакция.^[1] Связи, образованные трансглутаминазой, обладают высокой устойчивостью к протеолитической деградации (протеолиз ).^[2] Реакция^[1]

Gln- (C = O) NH₂ + NH₂-Lys → Gln- (C = O) NH-Lys + NH₃

Трансглутаминазы также могут присоединяться к первичный амин (RNH₂ ) к карбоксиамидной группе боковой цепи остатка глутамина, связанного с белком / пептидом, таким образом образуя изопептидную связь^[1]

Gln- (C = O) NH₂ + RNH₂ → Gln- (C = O) NHR + NH₃

Эти ферменты также могут деамидат остатки глутамина до глютаминовая кислота остатки в присутствии воды^[1]

Gln- (C = O) NH₂ + H₂O → Gln-COOH + NH₃

Трансглутаминаза, выделенная из Streptomyces mobaraensis -бактерии например, это кальций -независимый фермент. Млекопитающее трансглютаминазы среди других трансглутаминаз требуют Ca²⁺ ионы как кофактор.^[1]

Впервые трансглутаминазы были описаны в 1959 году.^[3] Точная биохимическая активность трансглутаминаз была обнаружена в коагуляция крови белок фактор XIII в 1968 г.^[4]

Примеры

Верхняя реакция показывает, как трансаминаза сочетается с глутамин остаток, высвобождая аммиак, а затем комбинация реагирует с аминогруппой лизин остаток другого белка, снова освобождая фермент.

У человека были охарактеризованы девять трансглутаминаз. ^[5], восемь из которых катализируют переамидирование реакции. Эти TGases имеют трех- или четырехдоменную организацию с иммуноглобулин -подобные домены, окружающие центральный каталитический домен. Основной домен принадлежит Папаин (CA clan) и использует Cys-His-Asp каталитическая триада.^[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	Мероприятия	Хромосома	OMIM
Фактор XIII (фибрин-стабилизирующий фактор) цепь A	F13A1	коагуляция	6п25-п24	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	предстательная железа	3п22-п21.33	600585
TGM X	ТГМ5[7]	кожа	15q15.2	603805
TGM Y	ТГМ6	нервы, ЦНС	20q11-15	613900
TGM Z	ТГМ7	яичко, легкое	15q15.2	606776
Белок 4,2	EPB42	эритроциты, костный мозг, селезенка	15q15.2	177070

Бактериальные трансглютаминазы представляют собой однодоменные белки с сердцевиной, свернутой сходным образом. Трансглютаминаза, обнаруженная в некоторых бактериях, работает по диаде Cys-Asp.^[8]

Трансглутаминаза, N-концевой, Ig E-set-like Идентификаторы Символ Transglut_N Pfam PF00868 ИнтерПро IPR001102 CATH 1ex0A01 SCOP2 d1ex0a1 / Объем / СУПФАМ Доступные белковые структуры: Pfam   структуры / ECOD   PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBsum резюме структуры

Трансглутаминазоподобное ядро Идентификаторы Символ Transglut_core Pfam PF01841 ИнтерПро IPR002931 УМНАЯ SM00460 PROSITE PS00547 CATH 1ex0A02 SCOP2 d1ex0a4 / Объем / СУПФАМ Доступные белковые структуры: Pfam   структуры / ECOD   PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBsum резюме структуры

Трансглутаминаза, C-концевой, Ig-подобный Идентификаторы Символ Transglut_C Pfam PF00927 ИнтерПро IPR008958 CATH 1ex0A03 SCOP2 d1ex0a2 / Объем / СУПФАМ Доступные белковые структуры: Pfam   структуры / ECOD   PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBsum резюме структуры

Трансглутаминаза, бактериальная Идентификаторы Символ Transglut_prok Pfam PF09017 ИнтерПро IPR015107 CATH 3iu0 SCOP2 1iu4 / Объем / СУПФАМ Доступные белковые структуры: Pfam   структуры / ECOD   PDB RCSB PDB; PDBe; PDBj PDBsum резюме структуры

Биологическая роль

Трансглутаминазы образуют широко сшитые, обычно нерастворимые белковые полимеры. Эти биологические полимеры необходимы организму для создания барьеров и стабильных структур. Примеры сгустки крови (коагуляция фактор XIII ), а также кожа и волосы. Каталитическая реакция обычно считается необратимой, и ее необходимо тщательно контролировать с помощью обширных механизмов контроля.^[2]

Роль в болезни

Дефицит фактора XIII (редкое генетическое заболевание) предрасполагает к: кровоизлияние; концентрированный фермент можно использовать для коррекции отклонений и снижения риска кровотечения.^[2]

Антитела к трансглутаминазе находятся в глютеновая болезнь и может сыграть роль в тонкий кишечник повреждение в ответ на диетическое глиадин что характеризует это состояние.^[2] В родственном состоянии герпетиформный дерматит, в котором часто обнаруживаются изменения тонкой кишки и который реагирует на исключение из рациона глиадин-содержащих продуктов пшеницы, эпидермальная трансглутаминаза является преобладающим аутоантигеном.^[9]

Недавние исследования показывают, что люди, страдающие неврологическими заболеваниями, любят Хантингтон с^[10] и Болезнь Паркинсона^[11] может иметь необычно высокий уровень одного типа трансглутаминазы, тканевая трансглутаминаза. Предполагается, что тканевая трансглутаминаза может участвовать в образовании белковых агрегатов, вызывающих болезнь Хантингтона, хотя это, скорее всего, не требуется.^[2][12]

Мутации в кератиноцитарная трансглутаминаза причастны к ламеллярный ихтиоз.

Структурные исследования

На конец 2007 г. 19 структуры были решены для этого класса ферментов, с PDB коды доступа 1EVU, 1EX0, 1F13, 1FIE, 1G0D, 1GGT, 1ГГУ, 1ГГГ, 1IU4, 1КВ3, 1Л9М, 1L9N, 1 НУД, 1NUF, 1 НУГ, 1QRK, 1РЛЭ, 1SGX, и 1VJJ.

Промышленное и кулинарное применение

Три бистро-тендера объединяются трансглютаминазным «мясным клеем». Они застывают на ночь, прежде чем их развернут, нарежут на части, приготовят и подадут.

Курица, обработанная трансглутаминазой террин.

В промышленной переработке пищевых продуктов трансглутаминаза используется для связывания белки вместе. Примеры продуктов, приготовленных с использованием трансглутаминазы, включают: имитация крабового мяса, и рыбные шарики. Производится Streptoverticillium mobaraense ферментация в товарных количествах (P81453) или извлечены из крови животных,^[13] и используется в различных процессах, включая производство переработанных мясо и рыбы товары.

Трансглутаминазу можно использовать в качестве связывающего агента для улучшения текстуры продуктов, богатых белком, таких как сурими или же ветчина.^[14]

Так называемый «мясной клей», изготовленный из коровьего и свиного происхождения, был запрещен на всей территории Европейского Союза в качестве пищевой добавки в 2010 году.^[15] Трансглутаминаза остается разрешенной и не требует декларирования, так как считается технологической добавкой, а не добавкой, которая остается в конечном продукте.

Молекулярная гастрономия

Трансглутаминаза также используется в молекулярная гастрономия сочетать новые текстуры с существующими вкусами. Помимо этих основных применений, трансглутаминаза использовалась для создания некоторых необычных продуктов. Британский повар Хестон Блюменталь приписывают введение трансглутаминазы в современную кулинарию.

Уайли Дюфрен, повар Нью-Йорка авангард ресторан ср ~ 50, был представлен трансглутаминазе Блюменталем и изобрел "макароны "сделано из более чем 95% креветка благодаря трансглутаминазе.^[16]

Синонимы

• белок-глутамин гамма-глутамилтрансфераза (систематический)
• фибринолигаза
• глутамилпептид гамма-глутамилтрансфераза
• белок-глутамин: амин-гамма-глутамилтрансфераза
• R-глутамил-пептид: амин-гамма-глутамилтрансфераза

Смотрите также

• Бескостная рыба
• Сурими
• Бромелайн
• Папаин
• Фикаин

Рекомендации

1. ДеДжонг Г.А., Коппельман С.Дж. (2002). «Реакции, катализируемые трансглутаминазой: влияние на пищевые продукты». Журнал пищевой науки. 67 (8): 2798–2806. Дои:10.1111 / j.1365-2621.2002.tb08819.x.
2. Гриффин М., Касадио Р., Бергамини С.М. (декабрь 2002 г.). «Трансглутаминазы: биологические клеи природы». Биохимический журнал. 368 (Pt 2): 377–96. Дои:10.1042 / BJ20021234. ЧВК  1223021. PMID  12366374.
3. Кларк Д.Д., Микек М.Дж., Нейдл А., Вэлш Х. (1959). «Включение аминов в белки». Arch Biochem Biophys. 79: 338–354. Дои:10.1016/0003-9861(59)90413-8.
4. Пизано Дж. Дж., Финлейсон Дж. С., член парламента Пейтон (май 1968 г.). «[Сшивка в фибрине, полимеризованном с фактором 13: эпсилон- (гамма-глутамил) лизин]». Наука. 160 (3830): 892–3. Bibcode:1968Sci ... 160..892P. Дои:10.1126 / science.160.3830.892. PMID  4967475. S2CID  95459438.
5. 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, трансглутаминазу Z». Журнал биологической химии. 276 (35): 33066–78. Дои:10.1074 / jbc.M102553200. PMID  11390390.
6. Eckert RL, Kaartinen MT, Nurminskaya M, Belkin AM, Colak G, Johnson GV, Mehta K (апрель 2014 г.). «Трансглутаминазная регуляция функции клеток». Физиологические обзоры. 94 (2): 383–417. Дои:10.1152 / физрев.00019.2013. ЧВК  4044299. PMID  24692352.
7. Эшлиманн Д., Келлер М.К., Аллен-Хоффманн Б.Л., Мошер Д.Ф. (февраль 1998 г.). «Выделение кДНК, кодирующей новый член семейства генов трансглутаминаз, из кератиноцитов человека. Обнаружение и идентификация продуктов генов 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. PMID  9452468.
8. Касиваги Т., Йокояма К., Исикава К., Оно К., Эдзима Д., Мацуи Х., Судзуки Е. (ноябрь 2002 г.). «Кристаллическая структура микробной трансглутаминазы из Streptoverticillium mobaraense». Журнал биологической химии. 277 (46): 44252–60. Дои:10.1074 / jbc.M203933200. PMID  12221081.
9. Сарди М., Карпати С., Меркл Б., Полссон 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. ЧВК  2193738. PMID  11901200.
10. Карпуй М.В., Бехер М.В., Штейнман Л. (январь 2002 г.). «Доказательства роли трансглутаминазы в болезни Хантингтона и потенциальных терапевтических последствий». Международная нейрохимия. 40 (1): 31–6. Дои:10.1016 / S0197-0186 (01) 00060-2. PMID  11738470. S2CID  40198925.
11. Vermes I, Steur EN, Jirikowski GF, Haanen C (октябрь 2004 г.). «Повышенная концентрация трансглутаминазы ткани спинномозговой жидкости при болезни Паркинсона, указывающая на апоптоз». Двигательные расстройства. 19 (10): 1252–4. Дои:10.1002 / mds.20197. PMID  15368613. S2CID  102503.
12. Lesort M, Chun W, Tucholski J, Johnson GV (январь 2002 г.). «Тканевая трансглутаминаза играет роль в болезни Хантингтона?». Международная нейрохимия. 40 (1): 37–52. Дои:10.1016 / S0197-0186 (01) 00059-6. PMID  11738471. S2CID  7983848.
13. Келер В. (22 августа 2008 г.). "Гелиймде славинк" (на голландском). NRC Handelsblad. В архиве из оригинала 20 февраля 2009 г.. Получено 5 марта 2009.
14. 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. PMID  14740191. S2CID  19068193.
15. «ЕС запрещает использование« мясного клея »- новости безопасности пищевых продуктов». foodafetynews.com. 24 мая 2010 г. В архиве из оригинала 5 апреля 2018 г.. Получено 6 мая 2018.
16. Джон Б. (11 февраля 2005 г.). "Лапша, изобретенная заново". Новости NBC. Получено 2 апреля 2008.

дальнейшее чтение

• Фесус Л., Хитоми К., Кодзима С. (2015). Трансглутаминазы: множественные функциональные модификаторы и мишени для открытия новых лекарств. Springer Japan. ISBN  978-4-431-55823-1.
• Нуйенс Т, Шмидт М (2019). Ферментно-опосредованные методы лигирования. Humana, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. ISBN  978-1-4939-9545-5.
• Куддус М (2018). Ферменты в пищевых технологиях: улучшения и инновации. Спрингер, Сингапур. ISBN  978-981-13-1932-7.
• Kelleher JB (11 мая 2012 г.). "Промышленность защищает ингредиенты, которые критики называют" мясным клеем """. Чикаго Трибьюн. Получено 20 июля 2012.
• Патент США 5,156,956 - Трансглутаминаза, катализирующая реакцию переноса ацила Γ-карбоксиамидной группы остатка глутамина в пептидной или белковой цепи в отсутствие Ca²⁺