Enzymklassifikation und EC-Nummerierung

Die Enzymklassifikation ordnet die Tausenden bekannter Enzyme nach den von ihnen katalysierten chemischen Reaktionen und nicht nach ihrer Struktur oder Herkunft. Das EC-Nummernsystem (Enzyme Commission) weist jeder katalytischen Aktivität eine vierteilige Nummer zu, die Biologen und Klinikern eine eindeutige, sprachunabhängige Bezeichnung für jedes charakterisierte Enzym bietet.

Definition

Die EC-Nummerierung ist eine hierarchische Klassifikation, die von der IUBMB gepflegt wird, wobei jeder Enzymaktivität eine vierteilige Nummer (z. B. EC 1.1.1.1) zugewiesen wird, die ihre Reaktionsklasse, Unterklasse, Unter-Unterklasse und Serienkennung kodiert.

Scope

Der Eintrag behandelt das Prinzip der reaktionsbasierten Klassifikation, die sieben übergeordneten EC-Klassen und die Bedeutung der vierteiligen EC-Nummer, die Unterscheidung zwischen einer EC-Nummer (einer Aktivität) und einem Gen oder Protein sowie die kuratierten Ressourcen, die das System pflegen. Es handelt sich um eine Referenzbehandlung der Enzymnomenklatur, nicht um eine klinische Leitlinie.

Core questions

• Auf welcher Grundlage werden Enzyme klassifiziert?
• Was stellen die sieben übergeordneten EC-Klassen dar?
• Was bedeutet jede der vier Zahlen in einem EC-Code?
• Warum beschreibt eine EC-Nummer eine Aktivität und nicht ein spezifisches Protein?

Key concepts

• Reaktionsbasierte Klassifikation
• Vierteilige EC-Nummer
• Sieben EC-Klassen (Oxidoreduktasen, Transferasen, Hydrolasen, Lyasen, Isomerasen, Ligasen, Translokasen)
• Systematische versus empfohlene (Trivial-)Namen
• Aktivität versus Gen-/Proteinidentität
• Kuratierte Nomenklaturressourcen (ENZYME, BRENDA)

Mechanisms

Jedes Enzym wird einer von sieben übergeordneten Klassen zugeordnet, je nach der Art der von ihm katalysierten Reaktion: Oxidoreduktasen (Klasse 1), Transferasen (2), Hydrolasen (3), Lyasen (4), Isomerasen (5), Ligasen (6) und Translokasen (7, hinzugefügt 2018). Die vierteilige EC-Nummer verfeinert dann die Beschreibung hierarchisch, wobei die erste Ziffer die Klasse angibt, die nächsten beiden die Unterklasse und Unter-Unterklasse (typischerweise die Bindung oder Gruppe, auf die eingewirkt wird), und die vierte eine Seriennummer für die spezifische Aktivität. Da der Code eine Reaktion beschreibt, kann eine einzelne EC-Nummer mehreren verschiedenen Proteinen oder Genen entsprechen, und ein Protein kann mehr als eine EC-Nummer tragen. Das System wird von der IUBMB kuratiert und aktualisiert und über Ressourcen wie die ENZYME-Datenbank und BRENDA verbreitet.

Clinical relevance

EC-Nummern stellen die Standard-Identifikatoren dar, die zur Referenzierung von Enzymen in Datenbanken, Wirkstoffzielbeschreibungen und Stoffwechselwegkarten verwendet werden. Das System bildet somit die Grundlage dafür, wie Enzyminformationen in der Biomedizin ausgetauscht werden. Dieser Eintrag erläutert den Namensrahmen und ist keine Grundlage für diagnostische oder Behandlungsentscheidungen.

Evidence & guidelines

Die Klassifikation wird durch die Empfehlungen des Nomenklaturkomitees der IUBMB definiert und in kuratierten Datenbanken wie ENZYME und BRENDA gepflegt, die als maßgebliche Referenz für EC-Zuweisungen dienen.

History

Eine internationale Enzymkommission wurde Mitte des 20. Jahrhunderts einberufen, um Ordnung in eine Vielzahl inkonsistenter Enzymnamen zu bringen, und führte das reaktionsbasierte, vierteilige Nummerierungsschema ein, das die IUBMB seitdem pflegt. Das System wurde in der ENZYME-Datenbank (Bairoch, 2000) digitalisiert und durch funktionale Ressourcen wie BRENDA (Jeske und Kollegen, 2019; Chang und Kollegen, 2021) ergänzt. Im Jahr 2018 wurde eine siebte Klasse, die Translokasen, hinzugefügt, um Enzyme aufzunehmen, die die Bewegung über Membranen katalysieren.

Key figures

• Amos Bairoch
• Dietmar Schomburg

Seminal works

• bairoch-2000
• iubmb-recommendations-2013

Frequently asked questions

Was bedeuten die vier Zahlen in einem EC-Code?

Die erste Zahl gibt die breite Reaktionsklasse an, die zweite und dritte verfeinern sie zur Unterklasse und Unter-Unterklasse (üblicherweise die beteiligte Bindung oder chemische Gruppe), und die vierte ist eine Seriennummer, die die spezifische katalysierte Reaktion identifiziert.

Identifiziert eine EC-Nummer ein einzelnes Gen oder Protein?

Nein. Eine EC-Nummer benennt eine katalytische Aktivität, sodass dieselbe Nummer für mehrere nicht verwandte Proteine gelten kann, und ein Protein kann mehrere EC-Nummern haben, wenn es mehr als eine Reaktion katalysiert.