Cách gọi tên và phân loại enzyme

Cách gọi tên phân loại enzyme Cách gọi tên phân loại enzyme Bởi: PGS TS Đỗ Quý Hai Cách gọi tên enzyme Trong thời gian đầu ngành enzyme học chưa phát triển, người ta thường gọi tên enzyme cách tùy tiện, tùy theo tác giả Các tên pepsin, trypsin, chimotrypsin dùng gọi tên thường dùng Sau đó, người ta thường gọi tên enzyme cách lấy tên chất đặc hiệu enzyme cộng thêm đuôi từ “ase” urease enzyme tác dụng vào ure, proteinase enzyme tác dụng vào protein, lipase enzyme tác dụng vào lipid, amylase enzyme tác dụng vào tinh bột (amidon) Đối với nhóm enzyme xúc tác loại phản ứng, người ta lấy tên phản ứng enzyme thêm đuổi từ “ase”, ví dụ enzyme xúc tác oxy hóa gọi oxydase, enzyme khử hydrogen gọi dehydrogenase Tên gọi đầy đủ, xác theo quy ước quốc tế - tên gọi hệ thống enzyme gọi theo tên chất đặc hiệu với tên kiểu phản ứng mà xúc tác, cộng thêm đuôi “ase”, ví dụ enzyme xúc tác cho thủy phân ure (carbamid): có tên hệ thống Carbamid - amidohydrodase (Tên thường dùng urease) Phân loại enzyme Mục đích phân loại enzyme để nhấn mạnh cách xác tổng quát, mối quan hệ điều giống loại enzyme 1/7 Cách gọi tên phân loại enzyme Các lớp enzyme Tiểu ban enzyme (The enzyme Commission EC) tổ chức Hội hóa sinh quốc tế (The internationl Union of Biochemistry, IUB) đưa cách phân loại thống dựa loại phản ứng chế phản ứng Theo cách phân loại enzyme chia làm sáu lớp lớn đánh số từ đến Các số thứ tự cố định cho lớp Sáu lớp enzyme theo phân loại quốc tế gồm có: Oxydoreductase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng oxy hóa - khử Trong nhóm có tất enzyme có tên thông thường biết dehydrogenase, oxydase, cytochromreductase peroxydase Trong phản ứng chúng xúc tác xảy ta vận chuyển hydrogen, chuyển electron, oxy hóa oxy phân tử, hydrogen peroxide chất oxy hóa khác Transferase:Các enzyme xúc tác cho phản ứng chuyển vị Các transferase chất gốc mà chúng vận chuyển tham gia vào trình trao đổi chất khác Trong lớp transferase bên cạnh transaminase methyltransferase có kinase khác (xúc tác chủ yếu cho vận chuyển gốc phosphate từ hợp chất cao tới chất khác, phần lớn enzyme trước gọi mutase vài loại synthetase, ví dụ enzyme tổng hợp DNA RNA) Hydrolase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng thủy phân Trong lớp có enzyme phân giải este (ví dụ lipid), glucozid, amid, peptid, protein Lyase:Các enzyme xúc tác cho phản ứng phân cắt không cần nước, loại nước tạo thành nối đôi kết hợp phân tử nước vào nối đôi Thuộc vào lớp có enzyme gọi hydratase, aldolase, decarboxylase số desaminase Isomerase:Các enzyme xúc tác cho phản ứng đồng phân hóa Tính chúng xúc tác cho phản ứng chuyển nhóm khác bên phân tử Trong lớp có enzyme chuyển hóa đồng phân hình học đồng phân quang học (như alaninracemase) mà enzyme xúc tác cho phản ứng ví dụ chuyển hóa aldose thành cetose (glucosophosphate isomerase, trước gọi phosphohexoisomerase) biến đổi vị trí liên kết este bên phân tử (ví dụ phosphoglucomutase) 2/7 Cách gọi tên phân loại enzyme Ligase:Các enzyme xúc tác cho phản ứng tổng hợp có sử dụng liên kết giàu lượng ATP v.v Ở cần ý thêm enzyme phân cắt phân loại với tên “lyase” Nếu cân chuyển dịch phía tổng hợp enzyme gọi “synthase” Ngược lại gọi enzyme xúc tác cho phản ứng kết hợp phân tử có tham gia ATP nucleotide triphosphate tương tự có sử dụng mối liên kết giàu lượng synthetase Tên gọi theo hệ thống phân loại lớp “ligase” để tránh đổi tráo với tên “synthase” nói Mỗi lớp (class) lại chia thành nhiều lớp phụ (sub-class) phân lớp phụ (sub-subclass), sau thứ tự enzyme phân lớp phụ (cũng có tài liệu phân chia theo: loại (lớp), tổ, nhóm thứ tự enzyme) Như vậy, enzyme hệ thống phân loại đặt tên theo mã chữ số biểu thị phản ứng xúc tác: số đầu lớp, số thứ hai lớp phụ, số thứ ba phân lớp phụ, số thứ tư rõ số bậc thứ tự enzyme Enzyme xúc tác cho phản ứng: Ethanol + NAD+ → acetaldehyde + NADH + H+ có tên gọi alcohol dehydrogenase (ADH), tên quốc tế theo khóa phân loại là: Alcohol: NAD oxydoreductase, EC 1.1.1.1 Trong đó, mã số biểu thị tên lớp enzyme oxydoreductase (lớp 1); mã số thứ hai biểu thị lớp phụ 1: tác dụng lên nhóm CH - OH chất cho; mã số thứ ba biểu thị phân lớp phụ 1: chất nhận NAD hay NADP mã số cuối số thứ tự enzyme Như vậy, cách gọi hệ thống enzyme ADH có tên chất coenzyme tên trình chuyển hóa hóa học xúc tác với tận “ase” Sau tên enzyme số theo danh sách enzyme tiểu ban enzyme đề (enzyme commission, EC) Các phản ứng enzyme Lớp enzyme oxydoreductase Lớp enzyme gồm 14 lớp phụ, xúc tác cho phản ứng oxy hóa khử Phản ứng oxy hóa tương ứng với tách điện tử khỏi chất, phản ứng khử phản ứng thu nhận điện tử thường kèm với Quá trình tổng quát biểu thị sau: 3/7 Cách gọi tên phân loại enzyme Trong AKh chất A dạng khử, Aox chất A dạng oxy hóa, e điện tử, Box chất B dạng oxy hóa, BKh chất B dạng khử Các enzyme thuộc lớp enzyme thành phần có coenzyme NAD+, NADP+, FMN, FAD, hem Ngoài kiểu phân loại thức theo quy ước quốc tế, thông thường người ta phân biệt enzyme lớp thành lớp phụ dehydrogenase, oxydase, oxygenase peroxydase - Dehydrogenase: xúc tác cho phản ứng tách H trực tiếp từ chất chuyển đến NAD+ NADP+, FMN, FAD - Oxydase: Xúc tác cho trình chuyển điện tử đến oxy hoạt hóa oxy làm cho có khả kết hợp với proton có môi trường - Oxygenase: xúc tác cho phản ứng kết hợp trực tiếp oxy vào phân tử hợp chất hữu (thường chất có vòng thơm) Có thể phân biệt hai loại: oxygenase hydroxylase Oxygenase xúc tác cho phản ứng kết hợp toàn phân tử oxy hydroxylase kết hợp nửa phân tử oxy (thường dạng OH) vào hợp chất hữu - Peroxydase: peroxydase điển hình catalase có coenzyme hem, xúc tác cho phản ứng oxy hóa chất hữu có H2O2 Lớp enzyme transferase Lớp gồm tám lớp phụ Các enzyme lớp protein phức tạp, chất hóa học coenzyme khác nhau, tùy theo chất nhóm chuyển vị Đây lớp enzyme chuyển nhóm (không phải hydrogen) hai chất, từ chất A sang chất B Trong A - R chất A có mang nhóm R, B - R chất B có mang nhóm R Các enzyme xúc tác vận chuyển nhóm monocarbon, nhóm alkyl, nhóm glucosyl, nhóm có phosphore, nhóm chứa lưu huỳnh 4/7 Cách gọi tên phân loại enzyme - Acyltransferase: Các enzyme xúc tác cho phản ứng chuyển nhóm acyl thường thông qua coenzyme A, tạo thành phức CoAS ~ acyl - Glucosyltransferase: xúc tác cho phản ứng vận chuyển gốc đường (hexose, pentose) từ chất chất nhận khác nhau, thường gặp nhóm OH gốc saccharide khác gốc phosphate, nguyên tử N nhân dị vòng Thuộc lớp phụ có enzyme phosphorylase, enzyme vận chuyển glucosyl đến gốc phosphate từ gốc phosphate Aminotransferase: enzyme có coenzyme pyridoxal phosphate xúc tác cho phản ứng chuyển vị nhóm amin Các phản ứng quan trọng chuyển thuận nghịch nhóm amin amino acid đến α - cetoacid - Phosphotransferase: Hầu hết phản ứng chuyển gốc phosphoryl thường có ATP tham gia với tính chất chất cho, gốc phosphate chuyển từ ATP (hoặc NTP khác) đến nhóm hydroxyl alcol saccharide Các enzyme thường có liếp vĩ “Kinase” (ví dụ hexokinase) Thuộc phosphotransferase có phosphomutase, xúc tác cho phản ứng chuyển phosphate nội phân tử Lớp enzyme hydrolase Lớp enzyme bao gồm 10 lớp phụ, xúc tác cho phản ứng thủy phân, phản ứng làm đứt liên kết đồng hóa trị hai nguyên tử phân tử chất gắn phần tử phân tử H2O vào hóa trị tạo nên đứt liên kết kể Có thể biểu thị sau: Trong A - B phân tử chất Các phản ứng enzyme lớp xúc tác có nước tham gia Đặc điểm khác hydrolase thường không cần coenzyme cho hoạt động xúc tác chúng Một số hydrolase phổ biến có vai trò quan trọng trình tiêu hóa amylase, peptide hydrolase, lipase - Amylase xúc tác cho trình thủy phân tinh bột, glycogen polysaccharide tương tự Có loại amylase khác tính đặc hiệu tác dụng liên kết glucoside số tính chất khác 5/7 Cách gọi tên phân loại enzyme α - amylase phân giải liên kết 1,4 - glucoside chuỗi mạch polysaccharide, gọi “endo - amylase” tạo thành dextrin phân tử thấp β - amylase xúc tác phản ứng thủy phân liên kết 1,4 - glucoside kể từ đầu không khử tạo thành chủ yếu maltose dextrin phân tử lớn Glucoamylase xúc tác cho phản ứng thủy phân liên kết 1,4 - 1,6 -glucoside đầu không khử chuỗi polysaccharide Sản phẩm chủ yếu tạo thành tác dụng enzyme glucose dextrin - Peptide hydrolase xúc tác cho phản ứng thủy phân liên kết peptide tạo thành peptide phân tử thấp, amino acid Các peptide hydrolase khác có tính đặc hiệu khác liên kết peptide Một số enzyme phân giải liên kết peptide chuỗi mạch polypeptide gọi endo peptide hydrolase hay proteinase (pepsine, trypsin, chimotrypsin ); số khác lại thủy phân liên kết đầu mút chuỗi mạch, gọi exo peptide hydrolase hay peptidase - Lipase xúc tác cho phản ứng thủy phân triglycerid tạo thành acid béo tự glycerol (thủy phân liên kết este) Lớp enzyme lyase Lớp enzyme gồm lớp phụ, xúc tác cho việc phân giải tách khỏi chất nhóm với việc tạo thành liên kết đôi kết hợp với nối đôi Có thể biểu thị sau: Lớp có enzyme tác động vào liên kết C - C, C - O, C - N, C - S, C Halogen Pyruvat decarboxylase xúc tác cho phản ứng loại CO2 khỏi phân tử pyruvic acid, tạo thành aldehyde tương ứng acetaldehyde Coenzyme thiamine pyrophosphase Enzyme có mối quan hệ chặt chẽ với pyruvat dehydrogenase Fumarathydratase xúc tác cho phản ứng tách thuận nghịch phân tử H2O khỏi malic acid, tạo thành fumaric acid (có nối đôi) 6/7 Cách gọi tên phân loại enzyme Lớp enzyme isomerase Lớp enzyme gồm lớp phụ, xúc tác cho biến đổi lẫn loại đồng phân quang học, đồng phân hình học hay đồng phân vị trí Trong trình có xếp lại phân tử chất Có thể biểu thị sau: UDP - glucose - - epimerase xúc tác cho chuyển hóa tương hỗ phức tạp galactose glucose, tức làm xoay nhóm OH xung quanh nguyên tử carbon vị trí thứ tư đường galactose Enzyme có coenzyme NAD+, xúc tác cho phản ứng: Lớp enzyme ligase Lớp enzyme xúc tác cho phản ứng kết hợp hai phân tử với nhờ lượng liên kết giàu lượng ATP hay hợp chất tương tự thường kèm theo loại bỏ phần tử phân tử nước Thuộc lớp enzyme có lớp phụ chúng thường tạo nên liên kết C - O, C - S, C - N, C - C Các enzyme ligase xúc tác cho việc tạo thành aminoacyl - tRNA từ amino acid tRNA giai đoạn sinh tổng hợp protein Ngoài chúng xúc tác cho sinh tổng hợp amiono acid, tạo dẫn chất acyl - CoA Pyruvatcarboxylase xúc tác cho phản ứng carboxyl hóa acid pyruvic acid tạo thành oxaloacetic acid Enzyme có chứa nhóm phụ biotin, cần acetyl - CoA Mg++ cho phản ứng xúc tác 7/7 .. .Cách gọi tên phân loại enzyme Các lớp enzyme Tiểu ban enzyme (The enzyme Commission EC) tổ chức Hội hóa sinh quốc tế (The internationl Union of Biochemistry, IUB) đưa cách phân loại thống... phosphoglucomutase) 2/7 Cách gọi tên phân loại enzyme Ligase:Các enzyme xúc tác cho phản ứng tổng hợp có sử dụng liên kết giàu lượng ATP v.v Ở cần ý thêm enzyme phân cắt phân loại với tên “lyase” Nếu... thứ tự enzyme Như vậy, cách gọi hệ thống enzyme ADH có tên chất coenzyme tên trình chuyển hóa hóa học xúc tác với tận “ase” Sau tên enzyme số theo danh sách enzyme tiểu ban enzyme đề (enzyme