Struktur dan Klasifikasi Enzim
Struktur dan klasifikasi enzim adalah bagian dari enzimologi yang menjelaskan tentang apa saja penyusun enzim, bagaimana bentuk tiga dimensi enzim menciptakan situs katalitik, dan bagaimana ribuan enzim yang diketahui diorganisasikan ke dalam skema penamaan yang sistematis. Hal ini menghubungkan arsitektur protein dengan fungsi katalitik dan menyediakan kosakata bersama yang digunakan untuk mengidentifikasi dan membandingkan enzim di seluruh bidang biologi dan kedokteran.
Definition
Enzim adalah protein (dan, dalam beberapa kasus, RNA) yang mengkatalisis reaksi biokimia; strukturnya menentukan situs aktif pengikat substrat, dan enzim diklasifikasikan secara sistematis berdasarkan jenis reaksi yang dikatalisisnya menggunakan sistem penomoran EC.
Scope
Area ini mengarahkan pembaca pada dasar struktural katalisis enzim dan konvensi yang digunakan untuk menamai dan mengklasifikasikan enzim. Ini mencakup struktur protein dan situs aktif, sistem penomoran Komisi Enzim (EC), kofaktor dan gugus prostetik, pelipatan protein dan perakitannya menjadi enzim fungsional, serta isoenzim (berbagai bentuk molekuler dari aktivitas katalitik yang sama). Ini memperlakukan topik-topik ini sebagai referensi dalam biokimia dan bukan merupakan sumber panduan klinis atau dosis.
Sub-topics
Core questions
- Bagaimana struktur tiga dimensi protein menciptakan situs aktif katalitik?
- Bagaimana enzim dinamai dan diklasifikasikan secara sistematis?
- Kofaktor non-protein apa yang dibutuhkan enzim, dan bagaimana mereka berikatan?
- Bagaimana polipeptida yang tidak terlipat mencapai lipatan yang tepat yang dibutuhkan untuk katalisis?
- Mengapa satu aktivitas katalitik seringkali ada dalam beberapa bentuk molekuler yang berbeda?
Key concepts
- Situs aktif dan residu katalitik
- Spesifisitas substrat
- Klasifikasi Komisi Enzim (EC)
- Kofaktor, koenzim, dan gugus prostetik
- Apoenzim dan holoenzim
- Pelipatan protein dan perakitan kuartener
- Isoenzim (berbagai bentuk molekuler)
Key theories
- Induced fit
- Pengikatan substrat menginduksi perubahan konformasi pada enzim sehingga situs aktif membentuk dirinya di sekitar substrat, menyempurnakan gambaran 'kunci dan gembok' yang kaku sebelumnya tentang spesifisitas.
- Hipotesis termodinamika Anfinsen
- Struktur terlipat asli suatu protein, dan oleh karena itu kompetensi katalitiknya, ditentukan oleh urutan asam aminonya dalam kondisi fisiologis, menyiratkan bahwa informasi pelipatan dikodekan dalam urutan itu sendiri.
Mechanisms
Urutan asam amino suatu enzim melipat menjadi struktur tiga dimensi yang terdefinisi yang menyatukan residu-residu tertentu untuk membentuk situs aktif, tempat substrat berikatan dan reaksi kimia dipercepat. Banyak enzim juga memerlukan kofaktor atau gugus prostetik untuk melengkapi mekanisme katalitik, dan banyak yang hanya berfungsi sebagai rakitan yang terlipat, seringkali multisubunit. Aktivitas katalitik yang sama dapat dilakukan oleh beberapa isoenzim yang berbeda secara struktural yang dikodekan oleh gen yang berbeda atau dirakit dari subunit yang berbeda. Di antara semua ini, sistem EC menyediakan label berbasis reaksi yang mengaitkan fungsi katalitik tertentu dengan pengidentifikasi numerik yang unik.
Clinical relevance
Pemahaman tentang struktur dan klasifikasi enzim mendasari bagaimana enzim diidentifikasi, diukur, dan dibahas dalam kedokteran laboratorium dan farmakologi. Pola isoenzim dan klasifikasi enzim menginformasikan bagaimana uji enzim diagnostik dan obat yang menargetkan enzim dirancang. Entri ini adalah latar belakang edukasi tentang kerangka kerja struktural dan penamaan dan bukan merupakan dasar untuk keputusan diagnostik atau pengobatan.
Evidence & guidelines
Nomenklatur enzim dikelola oleh Komite Nomenklatur dari International Union of Biochemistry and Molecular Biology (IUBMB) dan dikurasi dalam sumber daya publik seperti basis data ENZYME, yang bersama-sama mendefinisikan penomoran EC yang digunakan di seluruh biokimia.
History
Studi sistematis struktur enzim mengikuti pengakuan bahwa enzim adalah protein dan penentuan struktur enzim pertama pada pertengahan abad kedua puluh. Proposal 'induced-fit' Koshland (1958) dan studi pelipatan Anfinsen (karya yang berpuncak pada sintesisnya tahun 1973) menghubungkan urutan, struktur, dan fungsi katalitik, sementara deskripsi Markert dan Moller tahun 1959 tentang berbagai bentuk molekuler memperkenalkan konsep isoenzim. Secara paralel, Komisi Enzim menetapkan klasifikasi berbasis reaksi yang, dipertahankan hingga saat ini melalui IUBMB dan basis data ENZYME, memberikan setiap aktivitas yang dikarakterisasi nomor EC yang unik.
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
- Apa yang sebenarnya diklasifikasikan oleh klasifikasi enzim?
- Sistem Komisi Enzim mengklasifikasikan enzim berdasarkan jenis reaksi kimia yang dikatalisisnya, bukan berdasarkan struktur atau sumbernya, dengan menetapkan nomor EC empat bagian untuk setiap aktivitas.
- Apakah semua enzim adalah protein?
- Sebagian besar enzim adalah protein yang struktur terlipatnya menciptakan situs aktif, tetapi beberapa aktivitas katalitik dilakukan oleh molekul RNA (ribozim); area ini berfokus pada enzim protein yang mendominasi metabolisme.