Ligase introductie

in de biochemie is ligase, ook wel synthetase genoemd, een enzym dat de verbinding van twee grote moleculen katalyseert door de vorming van een nieuwe chemische binding, zoals C-O, C-S, C-N, of het verbinden van twee verbindingen, meestal vergezeld van de hydrolyse van een kleine gebonden chemische groep aan een van de grotere moleculen., Deze procedure assimileert gewoonlijk de benodigde energie uit de splitsing van een energierijke fosfaatbinding, houdt het behoud van chemische energie in en biedt een koppeling tussen energievereisende synthetische processen en energieopwekkende afbraakreacties. In de meeste gevallen, functioneert de gelijktijdige omzetting van ATP aan adenosine ADP als energiebron., De ligase gekatalyseerde reactie heeft een algemene formulering als volgt:

nomenclatuur

de gemeenschappelijke namen van ligasen bevatten vaak het woord “ligase”, zoals DNA-ligase, een vaak gebruikt enzym in moleculair biolaboratorium om DNA-fragmenten aan elkaar te koppelen. Synthetase is een andere algemeen goedgekeurde naam voor ligases aangezien zij in de synthese van nieuwe molecules worden toegepast. Synthetases worden soms onderscheiden van synthases en soms behandeld als synoniem van synthases., Vanuit het oogpunt van definitie worden nucleosidetrifosfaten zoals ATP, GTP, CTP, TTP en UTP door synthetases gebruikt om energie te produceren, terwijl synthases geen nucleosidetrifosfaten gebruiken. Een synthase wordt ook erkend als lyase dat de splitsing van verschillende chemische bindingen katalyseert door middel met uitzondering van hydrolyse en oxidatie zonder vraag naar energie, terwijl een synthetase een ligase is die twee chemische stoffen of samenstellingen met behoefte aan energie verbindt., De Joint Commission on Biochemical Nomenclature (JCBN) heeft bepaald dat synthase elk enzym kan vertegenwoordigen dat synthese katalyseert, terwijl synthetase synoniem moet worden gebruikt.

classificatie

in het EC-nummerclassificatiesysteem worden ligases geclassificeerd als EC 6 en kunnen ze verder worden ingedeeld in zes subklassen.

toepassingen van verscheidene gemeenschappelijke ligasen

DNA-ligase is een specifiek type enzym dat de verbinding van DNA-strengen bevordert door de vorming van een fosfodiësterbinding tussen fosfaat en deoxyribose te katalyseren. Ligase van DNA is actief tijdens de replicatie, reparatie en nieuwe combinatie proces van DNA., Het wordt wijd toegepast in de reparatie van enig-bundel onderbrekingen in duplexdna van het leven organismen gebruikend de aanvullende bundel van de dubbele schroef als malplaatje, terwijl sommige vormen dubbel-bundel schade specifiek kunnen herstellen. In moleculaire biologielaboratoria, wordt het gezuiverde ligase van DNA uitgebreid gebruikt in gen het klonen om zich aan de molecules van DNA samen aan te sluiten om recombinante DNA te vormen. Een andere innovatieve toepassing van DNA ligase kan worden gezien in nano chemie veld, met name in DNA origami., De ligase van DNA kan enzymatische hulp aanbieden die essentieel is om de structuur van het DNA-rooster van DNA te construeren over hangt, zo verder het assembleren van nanoschaal voorwerpen, zoals nanomachines, nano-elektronische, biomoleculen, en fotonische component.

als een ander typisch voorbeeld van ligase kan T4 RNA ligase 1 de ATP-afhankelijke covalente verbinding van single-stranded 5′-fosforyl termini van RNA tot single-stranded 3′-hydroxyl termini van RNA katalyseren., T4 RNA ligase 2 onderscheidt zich door kritische signature residu’s en een uniek C-terminaal domein dat essentieel is voor het afdichten van 3′-OH en 5′-phosphoryl RNA einden en katalyseert ook de verbinding van een 3′-hydroxyl einde van RNA tot een 5 ‘ -phosphorylated RNA. In tegenstelling tot T4 RNA ligase 1, verkiest het dubbelstrengs substraten en een pre-adenylated substraat wordt vereist in ligatie door een afgeknotte vorm van T4 RNA ligase 2. T4 de ligase van RNA kan RNA 3′-eind met cytidine 3′,5′-bisfosfaat etiketteren, de circularisatie van synthetische oligonucleotiden veroorzaken, en plaats-specifiek samengestelde inleidingen voor PCR produceren., De specifieke wijzigingen van tRNAs konden ook onder de hulp van T4 ligase van RNA worden bereikt, die ook de afbinding van oligodeoxyribonucleotide aan single-stranded cDNAs voor 5’-ras katalyseerde.

Ubiquitin ligase, ook wel E3 ubiquitin ligase genoemd, is een enzym dat bestaat als een enkel polypeptide of een multimerisch complex. E3 Ubiquitin ligase kon samenwerken met ubiquitin activerend enzym E1 en ubiquitin vervangend enzym E2 dat met ubiquitin is geladen, om ubiquitination van diverse eiwitsubstraten voor gerichte degradatie door proteasome te versnellen., Ubiquitin is uiteindelijk in bijlage aan een lysine op de substraatproteã ne hoewel een isopeptideband en E3 ligases met zowel de doelproteã ne als het E2-enzym konden in wisselwerking staan, waarbij substraatspecificiteit aan E2-enzym wordt verleend. Ubiquitination door E3 ubiqutin ligases speelt ook een essentiële rol in regelgeving van vele biologische processen, zoals celhandel, de reparatie van DNA, en het signaleren. Het is van fundamenteel belang in celbiologie. E3 ligases bezetten ook een positie in de controle van de celcyclus en de degradatie van cyclins., Het menselijke genoom codeert meer dan 600 veronderstelde E3 ligases, resulterend in enorme diversiteit in substraten, terwijl E3s de specificiteit van eiwitsubstraten kon bepalen. Recent onderzoek heeft aangetoond dat veel E3s zijn betrokken bij menselijke ziekte en ze zijn een klasse van aantrekkelijke “drugable” doelen voor farmaceutische interventie.

Uitgelichte producten

ligasen