موضوع مقاله: ترانسفراز | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # ترانسفراز | مقدمه: در زیست‌شیمی ترانسفراز آنزیمی است که انتقال یک گروه عاملی (مثل گروه متیل یا فسفات) را از یک مولکول به مولکول دیگر کاتالیز می‌کند. | ## بخش 1: ترانسفراز | به عبارتی دیگر، ترانسفراز به هر یک از انواع آنزیم‌هایی گفته می‌شود که انتقال گروه‌های عاملی خاص (برای مثال گروه متیل یا گلیکوزیل) را از یک مولکول (که «دهنده» نامیده می‌شود) به مولکول دیگر (که «گیرنده» نامیده می‌شود) کاتالیز می‌کنند. ترانسفرازها در صدها مسیر سوخت‌وساز مختلف زیستی نقش دارند و برای برخی از فرایندهای اساسی زیستی حیاتی‌اند. با وجود کاربرد اصطلاح «پلیمراز»، آران‌ای پلیمرازها به‌عنوان نوعی از آنزیم‌های نوکلئوتیدیل‌ترانسفراز طبقه‌بندی می‌شوند. در اینجا، یک زنجیرهٔ اسید آمینه‌ای گروه عاملی فعالی است که توسط پپتیدیل ترانسفراز منتقل می‌شود. از منظر سازوکار، آنزیمی که واکنش زیر را کاتالیز می‌کند، ترانسفراز محسوب می‌شود: در این واکنش (که در آن خط تیره نمایانگر پیوند است، نه علامت منفی)، X دهنده و Y گیرنده است. تاریخچه برخی از مهم‌ترین کشفیات مرتبط با ترانسفرازها به اوایل دههٔ ۱۹۳۰ بازمی‌گردند. نخستین کشفیات فعالیت ترانسفرازی در رده‌های دیگری از آنزیمها مانند بتا-گالاکتوزیداز، پروتئاز و فسفاتازهای اسیدی/ بازی رخ داد. پیش از آنکه مشخص شود آنزیم‌های منفرد می‌توانند چنین وظیفه‌ای را انجام دهند، تصور می‌شد که برای انتقال گروه‌های عاملی، دست‌کم دو یا چند آنزیم درگیر هستند. کشف سازوکار تجزیهٔ دوپامین، منجر به دریافت جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی در سال ۱۹۷۰ شد. ترانس‌آمیناسیون یا انتقال گروه آمین (یا گروه NH2) از یک اسید آمینه به یک کتواسید توسط ترانس‌آمیناز (که با نام «ترانس‌آمیناز» نیز شناخته می‌شود) نخستین‌بار در سال ۱۹۳۰ توسط دوروتی نیدام گزارش شد، زمانی که او متوجه ناپدید شدن گلوتامیک اسید افزوده‌شده به ماهیچهٔ سینهٔ کبوتر شد. این مشاهده بعدها با کشف سازوکار واکنش آن توسط براونشتاین و کریتزمان در سال ۱۹۳۷ تأیید شد. تحلیل آن‌ها نشان داد که این واکنش برگشت‌پذیر می‌تواند در بافت‌های دیگر نیز انجام شود. این فرضیه در سال ۱۹۳۷ با کار رودولف شونهیمر با استفاده از ایزوتوپ پرتوزاها در قالب نشان‌گذاری ایزوتوپی، بیشتر اعتبار یافت. این یافته‌ها زمینه‌ساز این ایده شد که انتقال‌های مشابه، شیوهٔ اصلی تولید بیشتر اسیدهای آمینه از طریق انتقال آمین محسوب می‌شوند. نمونهٔ دیگری از پژوهش‌های اولیه در زمینهٔ ترانسفرازها و طبقه‌بندی مجدد آن‌ها، به کشف اوریدیل ترانسفراز مربوط می‌شود. این کشف، نقش عمده‌ای در دریافت جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی در سال ۱۹۷۰ توسط جولیوس اکسلراد (به‌همراه برنارد کتس و اولف فون اویلر) ایفا کرد. فرایند طبقه‌بندی ترانسفرازها تا امروز ادامه دارد و نمونه‌های جدیدی به‌طور مداوم کشف می‌شوند. یکی از این نمونه‌ها، آنزیم Pipe است؛ یک سولفوترانسفراز که در الگوی‌گذاری پشتی-شکمی جنین دروزوفیلا نقش دارد. در ابتدا، به‌دلیل نبود اطلاعات دربارهٔ بستر واکنش آن، سازوکار دقیق آنزیم Pipe ناشناخته بود. پژوهش‌های بعدی فعالیت کاتالیتیکی Pipe را بررسی کرده و احتمال آنکه این آنزیم یک گلیکوزآمینوگلیکان از نوع هپاران سولفات باشد را رد کردند. پژوهش‌های بیشتر نشان داده‌اند که Pipe ساختارهای تخمدانی را برای سولفاته شدن هدف قرار می‌دهد. نام‌گذاری نام سیستماتیک ترانسفرازها به‌صورت «دهنده:گیرنده گروه‌ترانسفراز» ساخته می‌شود. عملکرد این ترانسفراز را می‌توان به‌صورت زیر نشان داد: متیل‌آمین + ال-گلوتامات آمونیاک + گاما-گلوتامیل‌متیل‌آمید با این حال، نام‌های پذیرفته‌شدهٔ دیگری نیز برای ترانسفرازها وجود دارد که کاربرد بیشتری دارند و اغلب به‌صورت «گیرنده گروه‌ترانسفراز» یا «دهنده گروه‌ترانسفراز» ساخته می‌شوند. در عمل، بسیاری از مولکول‌ها با این شیوهٔ نام‌گذاری خطاب نمی‌شوند، زیرا نام‌های رایج‌تر کاربرد بیشتری دارند. طبقه‌بندی ترانسفرازها عمدتاً بر پایهٔ نوع گروه بیوشیمیایی منتقل‌شونده توصیف می‌شوند و در ده دسته طبقه‌بندی می‌شوند (بر اساس عدد گروه آنزیم EC). هیدروژن در این طبقه‌بندی به‌عنوان گروه عاملی برای هدف ترانسفراز در نظر گرفته نمی‌شود؛ چرا که انتقال هیدروژن به‌جای آن زیرمجموعهٔ اکسیدوردوکتازها دسته‌بندی می‌شود، زیرا این فرایند بیشتر به انتقال الکترون مربوط است. این رده شامل انتقال گروه متیل، هیدروکسی‌متیل، فرمیل، کربوکسی، کربامیک اسید، و گروه‌های آمیدی است. به‌عنوان نمونه، آنزیم‌های کربامویل‌ترانسفراز گروه کربامویل را از یک مولکول به مولکولی دیگر منتقل می‌کنند. در آنزیم ATCase، این نوع انتقال به‌صورت زیر نوشته می‌شود: کربامویل فسفات + L-اسید آسپارتیک L-کربامویل آسپارتات + فسفات. | ## بخش 2: ترانسفراز | ترانس‌آلدولاز، که نام این رده از آن گرفته شده، بخش مهمی از مسیر پنتوز فسفات است. واکنشی که این آنزیم کاتالیز می‌کند، شامل انتقال یک گروه عملکردی دی‌هیدروکسی‌استون به گلیسرآلدئید-۳-فسفات (که با نام G3P نیز شناخته می‌شود) است. واکنش به‌صورت زیر نوشته می‌شود: سدوهپتولوز ۷-فسفات + گلیسرآلدئید-۳-فسفات اریتروس ۴-فسفات + فروکتوز ۶-فسفات. EC 2.3: آسیل‌ترانسفرازها انتقال گروه‌های آسیل یا گروه‌هایی از نوع آسیل که در فرایند انتقال به گروه آلکیل تبدیل می‌شوند، از جنبه‌های کلیدی ردهٔ EC 2.3 است. افزون بر این، این رده میان گروه‌های آمینو-آسیل و غیر آمینو-آسیل تمایز قائل می‌شود. پپتیدیل ترانسفراز یک ریبوزیم است که تشکیل پیوند پپتیدی را در جریان ترجمه تسهیل می‌کند. EC 2.4: گلیکوزیل، هگزوزیل و پنتوزیل‌ترانسفرازها ردهٔ EC 2.4 شامل آنزیم‌هایی است که گروه‌های گلیکوزیل، هگزوز یا پنتوز را منتقل می‌کنند. گلیکوزیل‌ترانسفراز زیررده‌ای از ترانسفرازهای EC 2.4 است که در بیوسنتز دی‌ساکاریدها و پلی‌ساکاریدها نقش دارد، از طریق انتقال منوساکارید به سایر مولکول‌ها. EC 2.5: آلکیل و آریل‌ترانسفرازها EC 2.5 مربوط به آنزیم‌هایی است که گروه‌های آلکیل یا آریل را منتقل می‌کنند، اما شامل گروه‌های متیل نمی‌شود. این موضوع در تضاد با گروه‌های عملکردی‌ای است که در هنگام انتقال به گروه آلکیل تبدیل می‌شوند، زیرا آن موارد تحت پوشش EC 2.3 قرار می‌گیرند. برای مثال، آسپارتات ترانس‌آمیناز می‌تواند بر روی تیروزین، فنیل‌آلانین و تریپتوفان نیز عمل کند و یک گروه آمین را به‌طور برگشت‌پذیر از یک مولکول به دیگری منتقل نماید. EC 2.7: ترانسفرازهای فسفر ردهٔ EC 2.7 شامل آنزیم‌هایی است که گروه‌های حاوی فسفر را منتقل می‌کنند، و همچنین شامل نوکلئوتیدیل‌ترانسفرازها نیز می‌شود. گروه‌هایی که به‌عنوان گیرندهٔ فسفات طبقه‌بندی می‌شوند، شامل الکل‌ها، گروه‌های کربوکسیل، گروه‌های نیتروژنی، و خود گروه فسفات هستند. هنگامی که CDK و سایکلین با یکدیگر ترکیب می‌شوند، کمپلکسی را تشکیل می‌دهند که می‌تواند عملکرد خود را در چرخهٔ سلولی انجام دهد. گروهی خاص از سولفوترانسفرازها، آن‌هایی هستند که از فسفودنوسین-۵-فسفوسولفات-۳ به‌عنوان دهندهٔ گروه سولفات استفاده می‌کنند. به‌دلیل همین ویژگی، سولفوترانسفراز الکل با نام‌های دیگری همچون «هیدروکسی‌استروئید سولفوترانسفراز»، «استروئید سولفوکیناز» و «استروژن سولفوترانسفراز» نیز شناخته می‌شود. EC 2.9: ترانسفرازهای سلنیم ردهٔ EC 2.9 شامل آنزیم‌هایی است که گروه‌های حاوی سلنیم را منتقل می‌کنند. این دسته تنها دو ترانسفراز را در بر می‌گیرد و یکی از کوچک‌ترین رده‌های ترانسفرازها به‌شمار می‌رود. EC 2.10: ترانسفرازهای فلزی ردهٔ EC 2.10 شامل آنزیم‌هایی است که گروه‌هایی حاوی مولیبدن یا تنگستن را منتقل می‌کنند. واکنش کاتالیز شده به‌صورت زیر است: آدنزیلیل-مولیبدوپترین + مولیبدات کوآنزیم مولیبدن + AMP. نقش در گروه خونی بافتی ترانسفرازهای A و B اساس سیستم گروه خونی ABO انسان را تشکیل می‌دهند. هر دو آنزیم A و B از نوع گلیکوزیل‌ترانسفراز هستند، به این معنا که یک مولکول قندی را به آنتی‌ژن H منتقل می‌کنند. این انتقال، آنتی‌ژن H را به گلیکوپروتئین‌ها و گلیکولیپیدهای ترکیبی تبدیل می‌کند که به‌عنوان آنتی‌ژنهای A و B شناخته می‌شوند. امکان دارد که انسان دارای یکی از چهار گروه خونی متفاوت باشد: نوع A (بیان‌کنندهٔ آنتی‌ژن‌های A)، نوع B (بیان‌کنندهٔ آنتی‌ژن‌های B)، نوع AB (بیان‌کنندهٔ هر دو آنتی‌ژن A و B) و نوع O (بیان‌کنندهٔ هیچ‌کدام از آنتی‌ژن‌های A یا B). آلل‌های ترانسفرازهای A و B شباهت بسیار زیادی دارند و آنزیم‌های حاصل، تنها در ۴ باقی‌ماندهٔ آمینواسیدی با یکدیگر تفاوت دارند. کتون‌ها هنگام تجزیهٔ چربی‌ها در بدن تولید می‌شوند و منبع مهمی برای تأمین انرژی‌اند. ناتوانی در استفاده از کتونها منجر به کتواسیدوز دوره‌ای می‌شود که معمولاً در نوزادی آشکار می‌شود. این کمبود در یکی از سه نوع زیر بروز می‌کند: نوع کشندهٔ نوزادی، نوع شدید کبدی-قلبی-عضلانی نوزادی، و نوع عضلانی. نوع عضلانی خفیف‌ترین نوع است و ممکن است در هر زمانی از طول عمر ظاهر شود، در حالی‌که دو نوع دیگر در نوزادی بروز می‌کنند. | ## بخش 3: ترانسفراز | گالاکتوزمی گالاکتوزمی کلاسیک ناشی از ناتوانی در پردازش گالاکتوز، یک منوساکارید است. نوع دوراته معمولاً خفیف‌تر از نوع کلاسیک است و به‌دلیل کمبود گالاکتوکیناز رخ می‌دهد. گالاکتوزمی سبب می‌شود که نوزادان نتوانند قندهای موجود در شیر مادر را پردازش کنند، که در نتیجه در روزهای ابتدایی زندگی به استفراغ و بی‌اشتهایی می‌انجامد. در حال حاضر، تنها درمان موجود، تشخیص زودهنگام و پیروی از رژیم غذایی بدون لاکتوز همراه با تجویز آنتی‌بیوتیک برای عفونت‌های احتمالی است. کمبودهای کولین استیل‌ترانسفراز کولین استیل‌ترانسفراز (که با نام‌های ChAT یا CAT نیز شناخته می‌شود) یک آنزیم مهم است که ناقل عصبی استیل‌کولین را تولید می‌کند. استیل‌کولین در بسیاری از عملکردهای عصب‌روانی مانند حافظه، توجه، خواب و بیداری نقش دارد. وظیفهٔ ChAT انتقال استیل (گروه عاملی) از استیل‌کوآنزیم آ به کولین در سیناپس‌های سلول‌های عصب محیطی است و به دو صورت محلول و متصل به غشا وجود دارد. بیماران آلزایمری کاهش ۳۰ تا ۹۰ درصدی در فعالیت این آنزیم را در چندین ناحیه از مغز از جمله لوب گیجگاهی، لوب آهیانه‌ای و لوب پیشانی نشان می‌دهند. اسکلروز جانبی آمیوتروفیک (ALS یا بیماری لو گریک) بیماران مبتلا به اسکلروز جانبی آمیوتروفیک کاهش چشمگیری در فعالیت ChAT در نورون‌های حرکتی طناب نخاعی و مغز نشان می‌دهند. سطح پایین فعالیت ChAT از جمله شاخصه‌های اولیه بیماری است و پیش از مرگ نورون‌های حرکتی قابل شناسایی است، حتی قبل از آن‌که بیمار دچار علائم و نشانه‌های بیماری شود. بیماری هانتینگتون بیماران مبتلا به بیماری هانتینگتون نیز کاهش قابل توجهی در تولید ChAT نشان می‌دهند. گرچه علت دقیق این کاهش مشخص نیست، اما باور بر این است که مرگ نورون‌های حرکتی با اندازهٔ متوسط و دارای دندریت‌های خاردار، منجر به کاهش تولید ChAT می‌شود. روان‌گسیختگی بیماران مبتلا به روان‌گسیختگی (اسکیزوفرنی) نیز کاهش سطح ChAT را نشان می‌دهند؛ این کاهش در ناحیه مزوپونتین تگمنتوم مغز و هسته آکومبنس متمرکز است، که این کاهش با اختلال در عملکرد شناختی در این بیماران مرتبط دانسته می‌شود. نشانگان مرگ ناگهانی نوزاد (SIDS) مطالعات اخیر نشان داده‌اند که نوزادان مبتلا به سندرم مرگ ناگهانی نوزاد دارای سطح کاهش‌یافته‌ای از ChAT در هر دو ناحیهٔ هیپوتالاموس و جسم مخطط هستند. این نوزادان همچنین تعداد کمتری نورون در سامانهٔ واگ دارند که قادر به تولید ChAT هستند. این نقص‌ها در بصل‌النخاع می‌توانند منجر به ناتوانی در کنترل عملکردهای حیاتی دستگاه عصبی خودمختار مانند دستگاه گردش خون و دستگاه تنفسی شوند. نشانگان میاستنیک مادرزادی (CMS) سندرم میاستنیک مادرزادی خانواده‌ای از بیماری‌ها است که با نقص در تماس عصبی-ماهیچه‌ای مشخص می‌شود و منجر به بروز حملات مکرر توقف تنفس (ناتوانی در تنفس) می‌شود که می‌تواند کشنده باشد. کمبود ChAT در سندرم‌های میاستنیک دخیل است؛ جایی که مشکل در سطح سیناپس رخ می‌دهد. کاربردها در زیست‌فناوری ترانسفرازهای انتهایی دئوکسی نوکلئوتیدیل ترانسفراز انتهایی نوعی ترانسفراز است که می‌تواند برای نشاندار کردن DNA یا تولید پلاسمید مورد استفاده قرار گیرد. این آنزیم این وظایف را با افزودن دئوکسی ریبونوکلئوتید به صورت الگو به انتهای جهت‌گیری یا انتهای ۳' یک مولکول DNA انجام می‌دهد. ترانسفراز انتهایی یکی از معدود DNA پلی‌مرازهایی است که می‌تواند بدون آغازگر RNA عمل کند. گلوتاتیون ترانسفرازها خانوادهٔ گلوتاتیون ترانسفرازها (GST) بسیار متنوع است و به همین دلیل می‌توان از آن‌ها برای اهداف گوناگون زیست‌فناوری استفاده کرد. گیاهان از گلوتاتیون ترانسفرازها برای جدا کردن فلزات سمی از سایر بخش‌های سلول بهره می‌برند. این آنزیم‌ها می‌توانند برای ساخت حسگر زیستی جهت شناسایی آلاینده‌هایی مانند علف‌کش‌ها و حشره‌کش‌ها مورد استفاده قرار گیرند. همچنین گلوتاتیون ترانسفرازها در گیاهان تراریخته برای افزایش مقاومت نسبت به تنش‌های زیستی و غیرزیستی کاربرد دارند. گلوتاتیون ترانسفرازها هم‌اکنون به‌عنوان اهدافی در شیمی‌درمانی در حال بررسی هستند، به‌دلیل نقشی که در مقاومت دارویی دارند. علاوه بر این، ژن‌های گلوتاتیون ترانسفراز به‌دلیل توانایی در پیشگیری از استرس اکسیداتیو مورد مطالعه قرار گرفته‌اند و در تحویل ژن به گونه‌های اهلی مقاومت بهتری نشان داده‌اند. تلاش‌هایی در جریان است تا گیاهان تراریخته‌ای مانند تنباکو و آفتابگردان تولید شوند که توانایی ساخت لاستیک طبیعی را داشته باشند. این تلاش‌ها متمرکز بر تعیین توالی زیرواحدهای سامانهٔ آنزیمی ترانسفراز لاستیکی است تا این ژن‌ها به گیاهان دیگر منتقل شوند. | ## جمع‌بندی | برخی دیگر نیز پروتئین تراغشایی چندبخشی هستند، مانند برخی الیگوساکاریل ترانسفرازها یا گلوتاتیون ترانسفرازهای میکروزومی از خانواده MAPEG.