Estructura y clasificación de las enzimas
La estructura y clasificación de las enzimas es la parte de la enzimología que describe de qué están compuestas las enzimas, cómo su forma tridimensional crea un sitio catalítico y cómo los miles de enzimas conocidas se organizan en un esquema de nomenclatura sistemático. Conecta la arquitectura proteica con la función catalítica y proporciona el vocabulario compartido utilizado para identificar y comparar enzimas en biología y medicina.
Definition
Las enzimas son proteínas (y, en algunos casos, ARN) que catalizan reacciones bioquímicas; su estructura determina un sitio activo de unión al sustrato, y se clasifican sistemáticamente según el tipo de reacción que catalizan utilizando el sistema de numeración EC.
Scope
Esta área orienta al lector sobre la base estructural de la catálisis enzimática y sobre las convenciones utilizadas para nombrar y clasificar las enzimas. Cubre la estructura proteica y los sitios activos, el sistema de numeración de la Comisión de Enzimas (EC), los cofactores y grupos prostéticos, el plegamiento de proteínas y su ensamblaje en enzimas funcionales, y las isoenzimas (múltiples formas moleculares de la misma actividad catalítica). Se tratan estos temas como referencias en bioquímica y no como una fuente de orientación clínica o de dosificación.
Sub-topics
Core questions
- ¿Cómo crea la estructura tridimensional de una proteína un sitio activo catalítico?
- ¿Cómo se nombran y clasifican sistemáticamente las enzimas?
- ¿Qué cofactores no proteicos requieren las enzimas y cómo se unen?
- ¿Cómo alcanza un polipéptido desplegado el plegamiento preciso necesario para la catálisis?
- ¿Por qué una única actividad catalítica a menudo existe como varias formas moleculares distintas?
Key concepts
- Sitio activo y residuos catalíticos
- Especificidad del sustrato
- Clasificación de la Comisión de Enzimas (EC)
- Cofactores, coenzimas y grupos prostéticos
- Apoenzima y holoenzima
- Plegamiento de proteínas y ensamblaje cuaternario
- Isoenzimas (múltiples formas moleculares)
Key theories
- Ajuste inducido
- La unión del sustrato induce un cambio conformacional en la enzima de modo que el sitio activo se amolda alrededor del sustrato, refinando la antigua imagen rígida de llave-cerradura de la especificidad.
- Hipótesis termodinámica de Anfinsen
- La estructura plegada nativa de una proteína, y por lo tanto su competencia catalítica, está determinada por su secuencia de aminoácidos bajo condiciones fisiológicas, lo que implica que la información de plegamiento está codificada en la propia secuencia.
Mechanisms
La secuencia de aminoácidos de una enzima se pliega en una estructura tridimensional definida que reúne residuos particulares para formar un sitio activo, donde los sustratos se unen y la química se acelera. Muchas enzimas requieren además cofactores o grupos prostéticos para completar la maquinaria catalítica, y muchas funcionan solo como ensamblajes plegados, a menudo multisubunitarios. La misma actividad catalítica puede ser llevada a cabo por varias isoenzimas estructuralmente distintas codificadas por diferentes genes o ensambladas a partir de diferentes subunidades. En todos estos casos, el sistema EC proporciona una etiqueta basada en la reacción que vincula una función catalítica dada a un identificador numérico único.
Clinical relevance
La comprensión de la estructura y clasificación de las enzimas es fundamental para cómo se identifican, miden y discuten las enzimas en la medicina de laboratorio y la farmacología. Los patrones de isoenzimas y la clasificación enzimática informan cómo se conciben los ensayos enzimáticos diagnósticos y los fármacos dirigidos a enzimas. Esta entrada es un antecedente educativo sobre el marco estructural y de nomenclatura y no constituye una base para decisiones de diagnóstico o tratamiento.
Evidence & guidelines
La nomenclatura enzimática es mantenida por el Comité de Nomenclatura de la Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular (IUBMB) y se gestiona en recursos públicos como la base de datos ENZYME, que en conjunto definen la numeración EC utilizada en toda la bioquímica.
History
El estudio sistemático de la estructura enzimática siguió al reconocimiento de que las enzimas son proteínas y a la determinación de las primeras estructuras enzimáticas a mediados del siglo XX. La propuesta de ajuste inducido de Koshland (1958) y los estudios de plegamiento de Anfinsen (trabajo que culminó en su síntesis de 1973) vincularon la secuencia, la estructura y la función catalítica, mientras que la descripción de Markert y Moller de 1959 sobre múltiples formas moleculares introdujo el concepto de isoenzima. Paralelamente, la Comisión de Enzimas estableció una clasificación basada en la reacción que, mantenida hoy a través de la IUBMB y la base de datos ENZYME, asigna a cada actividad caracterizada un número EC único.
Key figures
- Christian B. Anfinsen
- Daniel E. Koshland
- Clement L. Markert
- Amos Bairoch
Related topics
Seminal works
- koshland-1958
- anfinsen-1973
- markert-moller-1959
- bairoch-2000
Frequently asked questions
- ¿Qué clasifica realmente la clasificación enzimática?
- El sistema de la Comisión de Enzimas clasifica las enzimas según el tipo de reacción química que catalizan, no por su estructura u origen, asignando a cada actividad un número EC de cuatro partes.
- ¿Son todas las enzimas proteínas?
- La mayoría de las enzimas son proteínas cuya estructura plegada crea el sitio activo, pero algunas actividades catalíticas son llevadas a cabo por moléculas de ARN (ribozimas); esta área se centra en las enzimas proteicas que dominan el metabolismo.