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Transferasa

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ARN polimerasa de Saccharomyces cerevisiae complejada con α-amanitina (en rojo). A pesar del uso del término "polimerasa", las ARN polimerasas se clasifican como una forma de nucleotidil transferasa.[1]​

Una transferasa es una enzima que cataliza la transferencia de de un grupo funcional específico, como un metilo o un grupo fosfato, de una molécula (denominada donante) a otra (denominada aceptora).[2]​ Participan en cientos de vías bioquímicas diferentes a lo largo de la biología y son esenciales para algunos de los procesos vitales más importantes.

Las transferasas participan en innumerables reacciones en la célula. Tres ejemplos de estas reacciones son la actividad de la Coenzima A (CoA) transferasa, que transfiere ésteres de tioles,[3]​ la acción de la N-acetiltransferasa, que forma parte de la vía que metaboliza el triptófano,[4]​ y la regulación de la piruvato deshidrogenasa (PDH), que convierte el piruvato en Acetil-CoA.[5]​ Las transferasas también se utilizan durante la traducción. En este caso, una cadena de aminoácidos es el grupo funcional transferido por una peptidil transferasa. La transferencia implica la extracción de la cadena de aminoácidos en crecimiento de la molécula de ARNt en el sitio A del ribosoma y su posterior adición al aminoácido unido al ARNt en el sitio P.[6]​

Mecanísticamente, una enzima que cataliza la siguiente reacción sería una transferasa:

En la reacción anterior (donde el guion representa un enlace, no un signo menos), X sería el donante e Y el aceptor.[7]​ R representa el grupo funcional transferido como resultado de la actividad de la transferasa. El donante suele ser una coenzima.

Historia

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Algunos de los descubrimientos más importantes relacionados con las transferasas se produjeron ya en la década de 1930. Los primeros descubrimientos sobre la actividad de las transferasas se produjeron en otras clasificaciones de enzimas, como la beta-galactosidasa, la proteasa y la fosfatasa ácido-base. Antes de darse cuenta de que las enzimas individuales eran capaces de realizar esta tarea, se creía que dos o más enzimas realizaban transferencias de grupos funcionales.[8]​

Biodegradación de la dopamina mediante la catecol-O-metiltransferasa (junto con otras enzimas). El mecanismo de degradación de la dopamina le valió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1970.

La transaminación, o transferencia de un grupo amino (o NH₂) de un aminoácido a un cetoácido por una aminotransferasa (también conocida como "transaminasa"), fue descrita por primera vez en 1930 por Dorothy M. Needham, tras observar la desaparición del ácido glutámico añadido al músculo de la pechuga de paloma.[9]​ Esta observación fue verificada posteriormente por el descubrimiento de su mecanismo de reacción por Braunstein y Kritzmann en 1937.[10]​ Su análisis demostró que esta reacción reversible podía aplicarse a otros tejidos.[11]​ Esta afirmación fue validada por el trabajo de Rudolf Schoenheimer con radioisótopos como trazadores en 1937.[12]​[13]​ Esto, a su vez, allanaría el camino para la posibilidad de que transferencias similares fueran un medio principal para producir la mayoría de los aminoácidos mediante la transferencia de aminoácidos.[14]​

Otro ejemplo de investigación temprana sobre transferasas y posterior reclasificación fue el descubrimiento de la uridil transferasa. En 1953, se demostró que la enzima UDP-glucosa pirofosforilasa era una transferasa al descubrirse que podía producir reversiblemente UTP y G1P a partir de UDP-glucosa y un pirofosfato orgánico.[15]​

Otro ejemplo de importancia histórica relacionado con la transferasa es el descubrimiento del mecanismo de degradación de las catecolaminas por la catecol-O-metiltransferasa. Este descubrimiento fue en gran parte la razón del Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 1970 para Julius Axelrod (compartido con Sir Bernard Katz y Ulf von Euler).[16]​

La clasificación de las transferasas continúa hasta el día de hoy, y se descubren nuevas con frecuencia.[17]​[18]​ Un ejemplo de esto es Pipe, una sulfotransferasa involucrada en el patrón dorso-ventral de Drosophila.[19]​ Inicialmente, se desconocía el mecanismo exacto de Pipe, debido a la falta de información sobre su sustrato.[20]​ La investigación sobre la actividad catalítica de Pipe eliminó la probabilidad de que fuera un glicosaminoglicano de heparán sulfato.[21]​ Investigaciones posteriores han demostrado que Pipe se dirige a las estructuras ováricas para la sulfatación.[22]​ Pipe se clasifica actualmente como una 2-O-sulfotransferasa de heparán sulfato de Drosophila.[23]​

Nomenclatura

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Los nombres sistemáticos de las transferasas se construyen como "donador:grupo aceptor transferasa".[24]​ Por ejemplo, metilamina:L-glutamato N-metiltransferasa sería la convención de nomenclatura estándar para la transferasa metilamina-glutamato N-metiltransferasa, donde la metilamina es el donador, el L-glutamato es el aceptor y la metiltransferasa es la agrupación de la categoría EC. Esta misma acción de la transferasa se puede ilustrar de la siguiente manera:

metilamina + L-glutamato NH3 + N-metil-L-glutamato[25]​

No obstante, suelen emplearse los nombres tradicionales de las enzimas, como aceptor grupotransferasa o donador grupotransferasa; por ejemplo, la DNA metiltransferasa cataliza la transferencia de uno o más metilos al DNA, que actúa de aceptor.

Clasificación

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Descritas principalmente según el tipo del grupo bioquímico transferido, las transferasas se dividen en diez categorías (según la clasificación del Número EC).[26]​ Estas categorías comprenden más de 450 enzimas únicas.[27]​ En el sistema de numeración EC, las transferasas se clasifican como EC2. El hidrógeno no se considera un grupo funcional en lo que respecta a las dianas de las transferasas; en cambio, la transferencia de hidrógeno se incluye en las oxidorreductasas,[27]​ debido a consideraciones sobre la transferencia de electrones.Sus subclases son:

Clasificación de las transferasas en subclases
Número EC Ejemplos Grupo(s) transferido(s) Ejemplo de reacción
EC 2.1 metiltransferasas grupos funcionales de un solo carbono
Reacción que involucra a la aspartato transcarbamilasa.[28]​
EC 2.2 transcetolasa y transaldolasa grupos aldehído o cetona
Reacción catalizada por la transaldolasa.[29]​
EC 2.3 aciltransferasas grupos acilo o grupos que se convierten en grupos alquilo durante la transferencia peptidil-RNAtA + aminoacil-RNAtB RNAtA + peptidil aminoacil-RNAtB.[30]​
EC 2.4 glicosiltransferasa, hexosiltransferasa y pentosiltransferasa grupos glicosilo, así como hexosas y pentosas UDP-β-D-galactosa + D-glucosa UDP + lactosa.[31]​
EC 2.5 riboflavina sintasa y clorofila sintasa grupos alquilo o arilo, distintos de los grupos metilo O3-acetil-L-serina + H2S L-cisteína + acetato.[32]​
EC 2.6 transaminasa y oximinotransferasa grupos nitrogenados
La aspartato aminotransferasa puede actuar sobre varios aminoácidos diferentes.[33]​
EC 2.7 fosfotransferasa, polimerasa y quinasa grupos que contienen fósforo; las subclases se basan en el aceptor (por ejemplo, alcohol, carboxilo, etc.) ATP + proteína ADP + fosfoproteína.[34]​
EC 2.8 sulfurotransferasa y sulfotransferasa grupos que contienen azufre 3'-fosfoadenilil sulfato + alcohol adenosina 3',5'bisfosfato + alquil sulfato.[35]​
EC 2.9 selenotransferasa grupos que contienen selenio
EC 2.10 molibdenotransferasa y wolframiotransferasa molibdeno o wolframio adenilil-molibdopterina + molibdato cofactor de molibdeno + AMP.[36]​

Referencias

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  1. ↑ «EC 2.7.7 Nucleotidyltransferases». Enzyme Nomenclature. Recommendations. Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB). Consultado el 4 de octubre de 2020. 
  2. ↑ «Transferase». Genetics Home Reference. National Institute of Health. Archivado desde el original el 21 de mayo de 2009. Consultado el 4 de noviembre de 2013. 
  3. ↑ Moore SA, Jencks WP (Sep 1982). «Model reactions for CoA transferase involving thiol transfer. Anhydride formation from thiol esters and carboxylic acids». The Journal of Biological Chemistry 257 (18): 10882-92. PMID 6955307. doi:10.1016/S0021-9258(18)33907-3. 
  4. ↑ Wishart, David. «Tryptophan Metabolism». Small Molecule Pathway Database. Department of Computing Science and Biological Sciences, University of Alberta. Consultado el 4 de noviembre de 2013. 
  5. ↑ Herbst EA, MacPherson RE, LeBlanc PJ, Roy BD, Jeoung NH, Harris RA, Peters SJ (Jan 2014). «Pyruvate dehydrogenase kinase-4 contributes to the recirculation of gluconeogenic precursors during postexercise glycogen recovery». American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative and Comparative Physiology 306 (2): R102-7. PMC 3921314. PMID 24305065. doi:10.1152/ajpregu.00150.2013. 
  6. ↑ Watson, James D. Molecular Biology of the Gene. Upper Saddle River, NJ: Pearson, 2013. Print.
  7. ↑ Boyce S, Tipton KF (2005). «Enzyme Classification and Nomenclature». Encyclopedia of Life Sciences. ISBN 978-0-470-01617-6. doi:10.1038/npg.els.0003893. 
  8. ↑ Morton RK (Jul 1953). «Transferase activity of hydrolytic enzymes». Nature 172 (4367): 65-8. Bibcode:1953Natur.172...65M. PMID 13072573. doi:10.1038/172065a0. 
  9. ↑ Needham, Dorothy M (1930). «A quantitative study of succinic acid in muscle: Glutamic and aspartic acids as precursors.». Biochem J 24 (1): 208-27. PMC 1254374. PMID 16744345. doi:10.1042/bj0240208. 
  10. ↑ Snell EE, Jenkins WT (December 1959). «The mechanism of the transamination reaction». Journal of Cellular and Comparative Physiology 54 (S1): 161-177. PMID 13832270. doi:10.1002/jcp.1030540413. 
  11. ↑ Braunstein AE, Kritzmann MG (1937). «Formation and Breakdown of Amino-acids by Inter-molecular Transfer of the Amino Group». Nature 140 (3542): 503-504. Bibcode:1937Natur.140R.503B. doi:10.1038/140503b0. 
  12. ↑ Schoenheimer, Rudolf (1949). The Dynamic State of Body Constituents. Hafner Publishing Co Ltd. ISBN 978-0-02-851800-8. 
  13. ↑ Guggenheim KY (Nov 1991). «Rudolf Schoenheimer and the concept of the dynamic state of body constituents». The Journal of Nutrition 121 (11): 1701-4. PMID 1941176. doi:10.1093/jn/121.11.1701. 
  14. ↑ Hird FJ, Rowsell EV (Sep 1950). «Additional transaminations by insoluble particle preparations of rat liver». Nature 166 (4221): 517-8. Bibcode:1950Natur.166..517H. PMID 14780123. doi:10.1038/166517a0. 
  15. ↑ Munch-Petersen A, Kalckar HM, Cutolo E, Smith EE (Dec 1953). «Uridyl transferases and the formation of uridine triphosphate; enzymic production of uridine triphosphate: uridine diphosphoglucose pyrophosphorolysis». Nature 172 (4388): 1036-7. Bibcode:1953Natur.172.1036M. PMID 13111246. doi:10.1038/1721036a0. 
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