KINASES : 특성, 유형, 기능 - 생물학 - 2025

키나아제 또는 키나아제는 분자의 종류에 인산기의 이동 (PO4-3)을 촉매하는 책임이 효소 활성을 갖는 단백질이다. 그들은 자연에서 매우 흔한 효소로, 살아있는 유기체를위한 초월 적 기능을 발휘합니다. 그들은 신진 대사, 신호 전달 및 세포 통신에 참여합니다.

여러 기능을 수행하는 수많은 과정 덕분에 키나아제는 생화학 적 수준뿐만 아니라 구조적, 유전 적 및 세포 수준에서도 가장 많이 연구 된 단백질 유형 중 하나입니다.

해당 효소 인 Pyruvate kinase (PYK)의 구조 도메인 (출처 : Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com) via Wikimedia Commons)

인간 게놈은 키나아제 그룹에 속하는 효소를 암호화하는 500 개 이상의 유전자를 가지고 있으며, 인산 그룹에 대한 "수용체"기질은 탄수화물, 지질, 뉴 클레오 사이드, 단백질 및 기타 유형의 유기 분자 일 수 있습니다.

이러한 효소는 phosphotransferases (EC 2.7) 그룹으로 분류되며 일반적으로 ATP, GTP, CTP 및 기타 관련 화합물과 같은 고 에너지 화합물에 대한 인산염 그룹의 "공여자"분자로 사용됩니다.

형질

언급 된 바와 같이, 용어 "키나제"는 일반적으로 ATP의 말단 포스페이트 그룹의 다른 수용체 또는 포스페이트 그룹의 "수용체"분자로의 전달을 담당하는 모든 효소를 지칭한다.

이러한 효소가 본질적으로 동일한 포스 포 릴기 전달 반응을 촉매한다는 사실에도 불구하고, 구조 측면에서뿐만 아니라 기질 및 이들이 참여하는 세포 경로의 특이성에서도 매우 다양합니다.

일반적으로 그 구조는 활성 부위를 형성하기 위해 특별히 접힌 β- 접힌 시트와 α- 나선으로 구성되며, 상기 활성 부위는 일반적으로 전달되는 인산염 그룹의 음전하를 안정화시키는 양전하 이온 (양이온)을 포함합니다.

활성 부위 또는 그 근처에는 기질에 대한 두 개의 결합 부위가 있습니다. 하나는 ATP 또는 포스페이트 기 공여자 분자 용이고 다른 하나는 인산화 될 기질 용입니다.

이러한 효소의 일반적인 반응 (인산화)은 다음과 같이 볼 수 있습니다.

ATP + 기질 → ADP + 인산화 기질

ATP는 기질이 얻는 인산염 그룹을 기증합니다.

종류

국제 생화학 및 분자 생물학 연합 (NC-IUBMB)의 명명위원회 분류에 따르면, 키나아제는 세분화 된 phosphotransferases 그룹 (EC. 2.7, 인 함유 그룹을 전달하는 효소)에서 발견됩니다. 차례로 약 14 개의 클래스 (EC 2.7.1-EC 2.7.14)가 있습니다.

이러한 14 가지 종류의 포스 포 트랜스퍼 라제 간의 근본적인 차이점은 전달하는 포스페이트 그룹의 "수용체"분자의 화학적 특성 (또는 포스페이트 그룹을받는 분자 부분의 특성)과 관련이 있습니다.

이 범주 (phosphotransferase 효소)에는 인산기를 전달하지만 ATP 분자를 "공여자"로 사용하지 않고 대신 무기 인산염을 사용하는 일부 효소도 있습니다.

일반적으로 이러한 클래스는 다음과 같이 설명됩니다.

EC 2.7.1 : 포스페이트 그룹 수용체로 알코올을 갖는 Phosphotransferase 효소

이것은 포도당, 갈락토스, 과당, 만노스, 글루코사민, 리보스 및 리불 로스, 자일 로스, 글리세롤, 피루 베이트, 메 발로 네이트, 아라비 노스, 이노시톨 등이 있습니다.

이러한 일반적인 효소의 예는 헥소 키나아제, 글루코 키나아제, 포스 포프 럭토 키나아제 및 피루 베이트 키나아제이며, 이는 ATP 형태의 에너지 생산을위한 포도당 산화를 담당하는 해당 경로에 직접 관여합니다.

EC 2.7.2 : 포스페이트 그룹의 수용체로서 카르 복실 그룹을 갖는 포스 포 트랜스퍼 라제 효소

이 부류의 키나제 또는 포스 포 트랜스퍼 라제 효소에는 특히 아세테이트, 카바 메이트, 아스 파르 테이트, 포스 포 글리세 레이트와 같은 카복실 그룹을 갖는 분자 부분으로 포스페이트 그룹을 전달하는 효소가있다.

EC 2.7.3 :

대사 적으로 말해서,이 효소 그룹은 크레아티닌, 아르기닌, 글루타민, 구아니딘-아세테이트 등과 같은 분자로의 인산염 그룹 전달을 담당하기 때문에 매우 중요합니다.

EC 2.7.4 : 포스페이트 그룹의 수용체로 다른 포스페이트 그룹을 갖는 포스 포 트랜스퍼 라제 효소

이 그룹의 효소의 대부분은 ATP, GTP, CTP 등과 같은 고 에너지 화합물의 형성 또는 가수 분해를 조절하는 기능을합니다. 왜냐하면 이들은 이러한 유형의 분자 사이에 인산염 그룹의 추가, 제거 또는 교환을 담당하기 때문입니다. 또는 그 전구체.

그들은 또한 인산염 그룹이 이전에 인산화 된 다른 분자로의 이동에 참여하는데, 이는 자연적으로 지질, 탄수화물 또는 이의 유도체 일 수 있습니다.

이러한 중요한 효소의 예는 아데 닐 레이트 키나아제, 뉴 클레오 시드 포스페이트 키나아제, 뉴 클레오 시드 트리 포스페이트 아데 닐 레이트 키나아제, UMP / CMP 키나아제 및 파네 실 포스페이트 키나아제 등입니다.

EC 2.7.6 : diphosphotransferase 효소

Diphosphotransferases는 두 개의 포스페이트 그룹을 동일한 기질로 동시에 전달하는 것을 촉매합니다. 이러한 효소의 예로는 퓨린 대사에 중요한 효소 인 리보스-포스페이트 디포 스포 키나아제, 티아민 디포 스포 키나아제 및 GTP 디포 스포 키나아제가 있습니다.

EC 2.7.7 : 뉴클레오타이드 특정 포스 포 트랜스퍼 라제 (뉴 클레오 티딜 포스 포 트랜스퍼 라제) 효소

Nucleotidyl phosphotransferases는 다른 단백질과 효소의 활성화 및 비활성화와 일부 DNA 복구 메커니즘에 관여하는 많은 세포 과정에 참여합니다.

그 기능은 뉴클레오티드, 일반적으로 다른 질소 염기의 모노 포스페이트 뉴클레오티드를 전달하는 것입니다. 이 종류의 효소에는 DNA 및 RNA 중합 효소 (DNA 및 RNA 의존성), UDP- 글루코스 1- 포스페이트 uridyltransferase 등이 있습니다.

EC 2.7.8 : 치환 된 인산기를 전달하는 효소

이 클래스는 지질 대사 경로, 특히 합성에서 중요한 기능을합니다. 이들은 인산화 된 분자 (치환 된 인산기)를 다른 "수용체"분자로 전달하는 역할을합니다.

이 효소 그룹의 예는 에탄올 아민 포스 포 트랜스퍼 라제, 디아 실 글리세롤 콜린 포스 포 트랜스퍼 라제, 스 핑고 미엘린 신타 제 등입니다.

EC 2.7.9 : 짝을 이룬 수용체를 가진 phosphotransferase 효소

이러한 효소는 단일 인산기 기증자 (ATP 또는 관련)를 사용하여 두 개의 서로 다른 수용체 분자를 인산화합니다. 이러한 효소의 예는 피루 베이트 인산 디 키나제 (PPDK) 및 포스 포 글리 칸 물 디 키나제입니다.

다양한 유형의 단백질의 아미노산 잔기를 인산화하는 포스 포 트랜스퍼 라제

EC 2.7.10 : 단백질 티로신 키나제

단백질-티로신 키나제는 다양한 유형의 단백질 수용체의 폴리펩티드 사슬에있는 티로신 잔기로의 인산염 그룹의 전달을 촉매하는 효소입니다.

EC 2.7.11 : 단백질-세린 / 트레오닌 키나제

단백질 티로신 키나제와 마찬가지로이 효소 그룹은 인산염 그룹이 다른 단백질의 세린 또는 트레오닌 잔기로 이동하는 것을 촉매합니다.

이러한 단백질의 알려진 예는 여러 경로, 특히 지질 대사에 참여하는 단백질 키나제 C 계열입니다.

또한이 그룹에는 세포 분화, 성장 및 의사 소통에 중요한 영향을 미치는 많은 순환 AMP 및 순환 GMP 의존성 단백질 키나제가 포함됩니다.

EC 2.7.12 : 키나제는 이중 특이성 (세린 / 트레오닌 및 티로신 잔기 모두에 작용할 수 있음)

미토 겐 활성화 단백질 키나제 키나제 (MAPKK)는 다른 단백질 키나제의 세린, 트레오닌 또는 티로신 잔기를 뚜렷하게 인산화 할 수있는 효소 그룹의 일부입니다.

단백질-히스티딘 키나제 (EC 2.7.13) 및 단백질-아르기닌 키나제 (EC 2.7.14)

인산기를 일부 유형의 단백질에서 히스티딘 및 아르기닌 잔기로 전달할 수있는 다른 단백질 키나제가 있으며 이들은 단백질-히스티딘 키나제 및 단백질-아르기닌 키나제입니다.

다른 형태의 분류

다른 저자에 따르면, 키나아제는 인산염 그룹 수용체로 사용하는 기질의 유형에 따라 더 잘 분류 될 수 있습니다.

다른 사람들은 이러한 효소를 분류하는 가장 좋은 방법은 활성 부위의 구조와 특성, 즉 이온 또는 특정 분자의 구조와 존재에 따른 것이라고 생각합니다.

기질의 유형에 따라 키나제는 단백질 키나제 (다른 단백질을 인산화 함), 지질 키나제 (지질을 인산화 함), 탄수화물 키나제 (다른 유형의 탄수화물을 인산화 함), 뉴 클레오 사이드 인산화 효소 (뉴 클레오 사이드를 인산화 함) 등으로 분류 될 수 있습니다.

풍모

키나아제 그룹 효소는 본질적으로 어디에나 존재하며 단일 세포는 수백 가지의 다른 유형을 호스팅 할 수 있으며 여러 세포 경로에서 반응을 촉매합니다.

그 기능은 매우 다양 할 수 있습니다.

-그들은 내부 및 외부 자극에 반응하여 다른 단백질 키나제의 연속적인 인산화 (인산화 캐스케이드)를 촉매하는 여러 세포 신호 및 통신 과정, 특히 단백질 키나제에 참여합니다.

-효소 활성을 가진 이들 단백질 중 일부는 탄수화물, 지질, 뉴클레오타이드, 비타민, 보조 인자 및 아미노산의 대사에 중심 기능을합니다. 예를 들어, 해당 과정에서 다른 어떤 것도 헥소 키나아제, 포스 포프 럭토 키나아제, 포스 포 글리세 레이트 키나아제 및 피루 베이트 키나아제와 같은 4 개 이상의 키나아제를 포함하지 않습니다.

-신호 전달 기능 중 키나아제는 유전자 발현 조절 과정, 근육 수축 및 다양한 유형의 살아있는 유기체에서 항생제 내성에 관여합니다.

-단백질-티로신 키나제는 다세포 후생 동물의 발달 및 의사 소통과 관련된 많은 신호 전달 경로의 조절 기능을 가지고 있습니다.

-인산화에 의한 단백질의 변형 (세포 신호 전달 이외의 다른 세포 상황에서)은 다양한 대사 과정에 참여하는 많은 효소의 활성을 조절하는 데 중요한 요소입니다. 이는 많은 키나제 의존성 사이클린 단백질에 의한 세포주기 조절의 예입니다.

-지질을 인산화 할 수있는 키나제는 세포막의 리모델링 과정과 새로운 막의 합성 및 형성에 필수적입니다.

참고 문헌

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