Introducción a la ligasa

en bioquímica, la ligasa, también llamada sintetasa, es una enzima que cataliza la Unión de dos moléculas grandes a través de la formación de un nuevo enlace químico como C-O, C-S, C-N, o la Unión de dos compuestos, generalmente acompañada de la hidrólisis de un pequeño grupo químico unido a una de las moléculas más grandes., Este procedimiento generalmente asimila la energía necesaria de la escisión de un enlace de fosfato rico en energía, implica la conservación de la energía química y ofrece un vínculo entre los procesos sintéticos que requieren energía y las reacciones de descomposición que producen energía. En la mayoría de los casos, la conversión simultánea de ATP en adenosina ADP funciona como una fuente de energía., La reacción catalizada por la ligasa tiene una formulación general de la siguiente manera:

Nomenclatura

Los nombres comunes de las ligasas a menudo contienen la palabra «ligasa», como la ligasa de ADN, una enzima frecuentemente utilizada en el biolaboratorio molecular para unir fragmentos de ADN. Sintetasa es otro nombre comúnmente adoptado para ligasas ya que se aplican en la síntesis de nuevas moléculas. Las sintetasas a veces se distinguen de las sintasas y a veces se tratan como sinónimos de sintasas., Desde el punto de vista de la definición, los nucleósidos trifosfatos como ATP, GTP, CTP, TTP y UTP, son empleados por las sintetasas para producir energía, mientras que las sintasas no utilizan nucleósidos trifosfatos. Una sintasa también es reconocida como una liasa que cataliza la escisión de varios enlaces químicos a través de medios que excluyen la hidrólisis y la oxidación sin demanda de energía, mientras que una sintetasa es una ligasa que une dos productos químicos o compuestos con necesidad de energía., La Joint Commission on Biochemical Nomenclature (Jcbn) ha dictado que la sintasa puede representar cualquier enzima que catalice la síntesis, mientras que la sintetasa debe usarse como sinónimo.

Clasificación

en el sistema de clasificación de números CE, las ligasas se clasifican como CE 6 y pueden clasificarse en seis subclases.

aplicaciones de varias ligasas comunes

la ligasa de ADN es un tipo específico de enzima que promueve la Unión de hebras de ADN al catalizar la formación de un enlace fosfodiéster entre el fosfato y desoxirribosa. La ligasa de ADN es activa durante el proceso de replicación, reparación y recombinación del ADN., Se aplica ampliamente en la reparación de roturas de una sola hebra en el ADN dúplex de organismos vivos utilizando la hebra complementaria de la doble hélice como plantilla, mientras que algunas formas pueden reparar específicamente los daños de doble hebra. En los laboratorios de Biología molecular, la ligasa de ADN purificada se usa ampliamente en la clonación de genes para unir moléculas de ADN para formar ADN recombinante. Otra aplicación innovadora de la ligasa de ADN se puede ver en el campo de la Nanoquímica, particularmente en el origami de ADN., La ligasa de ADN puede ofrecer asistencia enzimática que es esencial para construir una estructura de red de ADN a partir de ADN sobre cuelgues, ensamblando así objetos a nanoescala, como nanomáquinas, nanoelectrónicas, biomoléculas y componentes fotónicos.

como otro ejemplo típico de ligasa, la ARN ligasa T4 1 es capaz de catalizar la unión covalente dependiente de ATP de los terminales 5 ‘- fosforil de cadena simple del ARN a los terminales 3 ‘ – hidroxil de cadena simple del ARN., La ARN ligasa 2 T4 se distingue por residuos de firma crítica y un dominio C-terminal único que es esencial para el sellado de los extremos de ARN 3′-OH y 5′-fosforilo y también cataliza la Unión de un extremo de ARN 3′-hidroxilo a un ARN 5’-fosforilado. A diferencia de la ligasa de ARN T4 1, prefiere sustratos de doble cadena y se requiere un sustrato preadenilado en la ligadura por una forma truncada de la ligasa de ARN T4 2. La ARN ligasa T4 es capaz de etiquetar el ARN 3 ‘- end con citidina 3’, fosfato 5 ‘ – bis, inducir la circularización de oligonucleótidos sintéticos y generar cebadores compuestos específicos para PCR., Las modificaciones específicas de los ARNt también podrían lograrse bajo la asistencia de la ARN ligasa T4, que también catalizó la ligación de oligodeoxirribonucleótido a los ARNt monocatenarios para la raza 5’.

ubiquitina ligasa, también llamada E3 ubiquitina ligasa, es una enzima que existe como un único polipéptido o un complejo multimérico. La E3 ubiquitina ligasa podría trabajar junto con la enzima activadora de ubiquitina E1 y la enzima conjugadora de ubiquitina E2 que se ha cargado con ubiquitina, para acelerar la ubiquitinación de varios sustratos de proteínas para la degradación dirigida por el proteasoma., La ubiquitina se une finalmente a una lisina en la proteína del sustrato, aunque un enlace isopéptido y las ligasas E3 podrían interactuar tanto con la proteína diana como con la enzima E2, impartiendo así la especificidad del sustrato a la enzima E2. La ubiquitinación por E3 ubiqutin ligases también juega un papel esencial en la regulación de muchos procesos biológicos, como el tráfico celular, la reparación del ADN y la señalización. Es de profunda importancia en la biología celular. Las ligasas E3 también ocupan una posición en el control del ciclo celular y la degradación de las ciclinas., El genoma humano codifica más de 600 ligasas supuestas E3, lo que resulta en una enorme diversidad en sustratos, mientras que E3s podría determinar la especificidad de los sustratos proteicos. Investigaciones recientes han encontrado que muchos E3s han sido implicados en enfermedades humanas y son una clase de blancos «drogables» atractivos para la intervención farmacéutica.

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