Características, tipos, funções

As cinoses qualquer cinasesSão proteínas com atividade enzimática responsável por catalisar a transferência de grupos de fosfato (PO4-3) para diferentes tipos de moléculas. Essas são enzimas extremamente comuns na natureza, onde exercem funções transcendentais para organismos vivos: o metabolismo participa, a sinalização e também em comunicação celular.

Graças ao grande número de processos em que eles cumprem várias funções, as cinases são um dos tipos de proteínas mais estudados, não apenas no nível bioquímico, mas também no nível estrutural, genético e celular.

Domínios da estrutura da enzima piruvato quinase (PYK) Uma enzima glicolítica (fonte: Thomas SplettSser (www.Scistyle.com) [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)] via Wikimedia Commons)

Foi determinado que o genoma humano possui pelo menos 500 genes que codificam para enzimas pertencentes ao grupo de cinases, cujos substratos de "aceitadores" de grupos de fosfato podem ser carboidratos, lipídios, nucleosídeos, proteínas e outros tipos de moléculas orgânicas.

Essas enzimas são classificadas dentro do grupo de fosfotransferases (EC 2.7), e geralmente usa como moléculas de "doador" fosfato para compostos de alta energia, como ATP, GTP, CTP e outros relacionados.

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Caracteristicas

O termo "quinase", como mencionado, geralmente se refere a todas as enzimas responsáveis ​​pela transferência do grupo de fosfato do terminal ATP para outro recebimento ou "aceitação" da molécula do grupo de fosfato.

Embora essas enzimas catalisem essencialmente a mesma reação da transferência de grupos fosforil, há uma grande diversidade entre estes, não apenas em relação à estrutura, mas à especificidade dos substratos e às rotas celulares em que participam.

Geralmente, sua estrutura é composta por folhas de β e hélices α que são dobradas especificamente para formar o local ativo, e o referido local ativo geralmente contém íons carregados positivamente (cátions) que estabilizam as cargas negativas dos grupos de fosfato que transferem.

No ativo ou próximo a isso, existem dois locais de junção para substratos: um para o ATP ou a molécula do doador do grupo de fosfato e outro para o substrato que será fosforilado.

A reação geral dessas enzimas (fosforilação) pode ser contemplada da seguinte maneira:

ATP + substrato → ADP + substrato fosforilado

Onde o ATP doa o grupo fosfato que ganha o substrato.

Pessoal

De acordo com a classificação do Comitê de Nomenclatura da União Internacional de Bioquímica e Biologia Molecular (NC-IBMB), as cinases são encontradas no grupo de fosfotransferases (CE. 2.7, enzimas que transferem grupos que contêm fósforo), que são subdivididos, por sua vez, em cerca de 14 classes (EC 2.7.1 - EC 2.7.14).

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As diferenças fundamentais entre esses 14 tipos de fosfotransferases estão relacionadas à natureza química da molécula "aceitadora" do grupo fosfato que eles transferem (ou com a natureza da porção da molécula que o grupo fosfato recebe).

Nesta categoria (enzimas fosfotransferase), também existem algumas enzimas que transferem fosfatos, mas não usam moléculas ATP como "doador", mas usam fosfatos inorgânicos.

Em geral, essas classes são descritas da seguinte forma:

EC 2.7.1: enzimas fosfotransferase que têm um grupo de fosfato aceitador de álcool

Este é um dos grupos mais importantes para o metabolismo energético de muitos organismos, uma vez que contém as enzimas responsáveis ​​pela fosforilação de carboidratos e seus derivados, como glicose, galactose, frutose, mansa, glicosamina, ribose e ribulosa, xilose, glicerol , Piruvato, mevalonato, arabinosa, inositol, entre muitos outros.

Exemplo dessas enzimas comuns são hexoquinase, glicoquinase, fosfofrucerachinase e piruvato quinase, que estão diretamente envolvidas na rota glicolítica responsável pela oxidação da glicose para a produção de energia na forma de ATP.

EC 2.7.2: enzimas fosfotransferase que têm um grupo carboxil como aceitador do fosfato

Dentro desse tipo de enzimas de flinase ou fosfotransferase são enzimas que transferem grupos fosfato para partes de moléculas com grupos carboxi, como acetato, carbamato, aspartato, fosfoglicerato, entre outros.

EC 2.7.3: enzimas fosfotransferase que têm um átomo de nitrogênio como aceitador do fosfato

Metabolicamente falando, esse grupo de enzimas também é de grande importância, pois são responsáveis ​​pela transferência de grupos de fosfato para moléculas como creatinina, arginina, glutamina, guanidina-acetato, etc.

EC 2.7.4: enzimas fosfotransferase que têm como aceitador do grupo fosfato outro grupo de fosfato

Muitas das enzimas deste grupo trabalham na regulação da formação ou hidrólise de compostos de alta energia, como ATP, GTP, CTP e outros, pois são responsáveis ​​pela adição, remoção ou troca de grupos de fosfato entre esse tipo de moléculas ou seus precursores.

Eles também participam da transferência de grupos de fosfato para outras moléculas fosforiladas anteriormente, que podem ser de natureza lipídica, carboidratos ou derivados desses.

Exemplo dessas enzimas importantes são o adenilato de quinase, o nucleosídeo fosfato quinase, a adenilase de tripefosfato de nucleoside, a UMP/CMP quinase e a fosfato de farnesil quinase, etc.

EC 2.7.6: enzimas Diposfotransferase

Diposfotransferases catalisam a transferência de dois grupos de fosfato simultaneamente para o mesmo substrato. Exemplo dessas enzimas são a ribose-fosfato defosfoquinase, a defosfoquinase tiamina e a defosfoquinase GTP, que é uma enzima importante no metabolismo das purinas.

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EC 2.7.7: enzimas específicas de fosfosfasferase de fosfotransferase (nucleotídeos de fosfotransferase)

Os nucleidos da fosfotransferase participam de muitos processos celulares envolvidos na ativação e inativação de outras proteínas e enzimas, bem como em alguns mecanismos de reparo de DNA.

Sua função é transferir nucleotídeos, geralmente nucleotídeos de monofosfato de diferentes bases de nitrogênio. Nesse tipo de enzimas são polimerases de DNA e RNA (DNA e RNA dependente), a uridiltransferase de uridiltransferase UDP-Glucosa 1-fosfato, entre outros.

EC 2.7.8: Enzimas que transferem grupos de fosfato com substituições

Esta classe tem funções significativas nas rotas de metabolismo lipídico, especialmente em sua síntese. Eles são responsáveis ​​pela transferência de moléculas fosforiladas (fosfatos com substituições) por outras moléculas "aceitadoras".

Exemplo desse grupo de enzimas são fosfotransferase etanolamina, diacilglicerol colina fosfotransferase, esfingomia sintase, etc.

EC 2.7.9: enzimas fosfotransferase com aceitadores emparelhados

Essas enzimas usam um único doador de grupo de fosfato (ATP ou relacionado) para fosforilato duas moléculas aceitadoras diferentes. Piruvato de fosfato de desembolso (PPDK) e fosfoglucano dicinase são exemplos dessas enzimas.

Fosfotransferases que fosforilam resíduos de aminoácidos de diferentes tipos de proteínas

EC 2.7.10: proteína-liasina-quinases

As proteínas-pirosina quinases são enzimas que catalisam a transferência de grupos de fosfato especificamente para resíduos de tirosina em cadeias polipeptídicas de diferentes tipos de aceitadores de proteínas.

EC 2.7.11: Proteína-Serina/Treonina Cinases

Assim como as proteínas-pirosina-quinases, esse grupo de enzimas catalisa a transferência de grupos de fosfato para resíduos de serina ou treonina em outras proteínas.

Um exemplo conhecido dessas proteínas é a família de proteínas quinase C, que participam de várias maneiras, mas especialmente no metabolismo lipídico.

Este grupo também inclui muitas proteínas dependentes de AMP cíclicas e GMP cíclico, com implicações importantes na diferenciação celular, crescimento e comunicação.

EC 2.7.12: As cinases são dupla especificidade (que pode agir tanto no desperdício de serina/treonina quanto para tirosina)

As proteínas de cinases ativadas por mitogênio (MAPKK) fazem parte desse grupo de enzimas capazes de indistintamente o desperdício de teonina, treonina ou tirosina de outras proteínas da quinase.

Histidin Mutkish (EC 2.7.13) e proteína-arginina-quinases (EC 2.7.14)

Existem outras proteínas quinase capazes de transferir grupos de fosfato para resíduos de histidina e arginina em alguns tipos de proteínas e essas são proteínas quinase e proteína-arginina quinases.

Outras formas de classificação

Segundo diferentes autores, as cinases podem ser classificadas melhor de acordo com o tipo de substrato que eles usam como aceitador do grupo de fosfato.

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Outros consideram que a melhor maneira de classificar essas enzimas está de acordo com a estrutura e as características de seu local ativo, isto é, de acordo com a conformação e presença de íons ou certas moléculas no mesmo.

According to the type of substrate, kinases can be classified as cinase protein (which phosphorylate other proteins), lipa kinases (which phosphorylate lipids), carbohydrate kinases (which phosphorylate different types of carbohydrates), phosphorylae nucleoside (which phosphoryllain nucleosides), etc.

Funções

As enzimas do grupo quinase são de natureza onipresente e uma única célula pode abrigar centenas de tipos diferentes, catalisando reações em várias rotas celulares.

Suas funções podem ser muito diversas:

-Eles participam de múltiplos processos de sinalização e comunicação celular, especialmente proteínas quinase, que catalisam a fosforilação consecutiva de outras proteínas da quinase (cachoeiras de fosforilação) em resposta a estímulos internos e externos.

-Algumas dessas proteínas com atividade enzimática têm funções centrais no metabolismo de carboidratos, lipídios, nucleotídeos, vitaminas, cofatores e aminoácidos. Por exemplo, nada mais na glicólise participa de pelo menos 4 quinases: hexocinase, fosfofrucerachinase, fosfogliceridade quinase e piruvato quinase.

-Entre as funções de sinalização, as cinases estão envolvidas nos processos de regulação da expressão genética, contração muscular e resistência a antibióticos em diferentes tipos de organismos vivos.

-As proteínas putter-chinase têm funções na regulação de muitas rotas de transdução de sinal relacionadas ao desenvolvimento e comunicação em metazos multicelulares.

-A modificação das proteínas de fosforilação (em outros contextos celulares além da sinalização celular) é um elemento importante da regulação da atividade de grandes quantidades de enzimas que participam de diferentes processos metabólicos. Esse é o exemplo da regulação do ciclo celular por muitas proteínas dependentes da quinase.

-As quinases fosforilárias lipídicas são essenciais para os processos de remodelação das membranas celulares, bem como síntese e formação de novas membranas.

Referências

1. Bochecha, s., Zhang, h., & Grishin, n. V. (2002). Classificação de sequência e estrutura de cinases. Journal of Molecular Biology, 2836(02), 855-881.
2. Cooper, j. (2018). Enciclopédia Britannica. Recuperado da Britannica.com
3. Da Silva, G. (2012). Avanços nas proteínas cinases. Rijaka, Croácia: Intech Open.
4. Krebs, e. (1983). Perspectivas históricas sobre fosforilação de proteínas e um sistema de classificação para proteínas cinases. Phil. Trans. R. Soc. Lond. B, 302, 3-11.
5. Krebs, e. (1985). A fosforilação das proteínas: um importante mecanismo para regulação biológica. Transações da Sociedade Bioquímica, 13, 813-820.
6. Comitê de Nomenclatura da União Internacional de Bioquímica e Biologia Molecular (NC-IBMB). (2019). Recuperado de Qmul.AC.Reino Unido