Ligasa

Ligasa bi molekula handiren elkarketa erreakzioak katalizatzen dituen entzima da, lotura kimiko berriak sortuz. Katalisi erreakzioa talde kimiko txiki baten hidrolisian datza, C-O, C-S edota C-N bezalako loturak sortzeko. Era eskematiko batean adierazita;

${\displaystyle {\ce {Ab + C -> A-C + b}}}$

edo batzuetan

${\displaystyle {\ce {Ab + cD -> A-D + b + c + e + f}}}$

izan daitezke erreakzio horiek, non letra xeheek talde dependente eta txikiak adierazten dituzten. Ligasak bi azido nukleiko osagarri lotu ditzake, baita DNAren erreplikazioan gertatzen diren harizpi bakarreko apurketak konpondu.^[1]

Izendapen ohikoenek “ligasa” hitza bera erabiltzen dute, DNA ligasa esaterako. Era berean, “sintetasa” hitza ere askotan erabiltzen da, ligasak molekula berriak sintetizatzeko erabiltzen baitira.

Nomenklatura biokimikoa kontuan hartuta, sintetasa batzuk sintasa entzimaren familiakoak dira, eta batzuetan bi hitzak sinonimotzat hartzen dira. Hala ere, bien arteko aldea hurrengoa da: sintasek ez dituzte nukleosido trifosfatoak (ATP, GTP, TTP eta UTP) erabiltzen eta sintetasek, berriz, bai. Halaber, askotan esaten da sintasak liasak direla (lotura kimikoen apurketa katalizatzen dituzten entzimak, sarritan lotura bikoitzak edo eraztunak eratuz) eta ez dutela energiaren beharrik. Aldiz, sintetasak ligasak direnez energia behar dute.

Edonola ere, Joint Commision on Biochemical Nomenclature (JCBN) dioen bezala “sintasa” hitza sintesi prozesu bat katalizatzen duen entzima oro deskribatzeko erabil daiteke, eta “sintetasa” hitza, berriz, sinonimotzat jo daiteke. ^[2]

Ligasak EC 6 erara daude izendatuta entzimen EC zenbakiaren sailkapenaren arabera. Are gehiago, sei azpitaldetan bereizi daitezke, eta bakoitzak hurrengo loturetan parte hartzen du:

• EC 6.1 karbono-oxigeno loturak.
  • EC 6.1.1 aminoazil-tRNA sintetasak eta honi erlazionatutako konposatuak.
  • EC 6.1.2 azido-alkohol ligasak (ester sintasak).
• EC 6.2 karbono-sulfuro loturak.
  • EC 6.2.1 azido-tiol ligasak.
• EC 6.3 karbono-nitrogeno loturak (argininosukzinato sintetasa barne).
  • EC 6.3.1 azido-amoniako edo azido-amina ligasak (amida sintasak).
  • EC 6.3.2 azido-aminoazido ligasak (peptido sintasak).
  • EC 6.3.3 ziklo-ligasak.
  • EC 6.3.4 karbono-nitrogeno bestelako ligasak.
  • EC 6.3.5 glutamina amida-N-emaile gisa erabiltzen duten karbono-nitrogeno ligasak.
• EC 6.4 karbono-karbono loturak.
• EC 6.5 ester fosfato loturak.
• EC 6.6 nitrogeno-metal loturak (kelatasa barne)
  • EC 6.6.1 koordinazio konplexuak eratzen dituzten ligasak.

Zenbait ligasa mintz biologikoetara asoziatzen dira mintzeko proteina periferiko ala integral gisa.^[3] Adibide bat jartzearren, ubikitina ligasa bezalako proteinak.

Ligasen barnean talde garrantzitsuenetariko bat osatzen du, eta nukleotidoen arteko fosfodiester lotura katalizatzen duenez, EC 6.5 taldean sailkatzen da.

1967an Gellert, Lehman, Richardson eta Hurwitz laborategiek DNA ligasen aurkikuntza egin zuten, zeina ekarpen garrantzitsua izan zen biologia molekularrerako. Bioteknologiariari dagokionez, klonazio molekularraren garapenerako, eta geroago bestelako arloen garapenerako, ezinbestekoa izan zen.^[4]

Entzima hauek erreplikazioan eta DNA konponketan funtzio garrantzitsua betetzen dute. Gizakietan, honen gabezia immunoeskasiak, erradiazioarekiko sentikortasunak eta garapenean anomaliak agertzearekin erlazionatu da.^[5]

Talde honen barnean bai ATP eta bai NAD⁺ erabiltzen dituzten DNA ligasak sartzen dira, jada NC-IUBMB komiteak erregistratu eta onartu dituelarik. ^[6]

DNA helize bikoitzaren harizpi batean apurketa gertatzen denean, hau konpontzeko fosfodiester loturaren eraketa katalizatzen du. Horretarako, ATParen hidrolisian askatutako energia erabiltzen du. Erreakzioa:

ATP + (desoxierribonukleotidoak)_n + (desoxierribonukleotidoak)_m = AMP + PP_i + (desoxierribonukleotidoak)_n+m ^[7]

Neurri batean RNA (erribonukleotidoz osatua) substratu gisa ere erabil daiteke.

DNA ligasa (ATP)ren ekintza bera burutzen du, baina NAD⁺ molekulaz baliatzen da. Erreakzioa:

NAD⁺ + (desoxierribonukleotidoa)_n + (desoxierribonukleotidoa)_m = AMP + nikotinamida nukleotidoa + (desoxierribonukleotidoa)_n+m ^[8]

Bere funtzioa ester fosfato loturak eratzea da, eta talde honetan RNA ligasa (ATP) bereizten da. ^[9]

RNA lineala zirkular bilakatzen du ATParen energiaren transferentziaren bitartez. Erreakzioa:

ATP + (erribonukleotidoa)_n + (erribonukleotidoa)_m = AMP + PP_i + (erribonukleotidoa)_n+m ^[10]

Entzima hauek proteinen sintesi prozesuan funtzeskoak dira. Izan ere, tRNA bakoitzari dagokion aminoazidoa atxikitzen diote. Prozesu hau burutzeko, ATP eta Mg²⁺ beharrezkoak ditu. Erreakzioa:

Aminoazidoa + tRNA + ATP → aminoazil-tRNA + AMP + PP_i

Aminoazil-tRNA sintetasa batzuek edizio-gune bat dute, zeinetan aminoazidoaren txekeoa egiten den, behar dutena dela jakiteko. Aminoazidoak haien artean desberdintzeko, hauen karga, tamaina eta R taldearen tamainan eta kargan oinarritzen da.

Entzima hauek karbono dioxidoa beste molekuletara lotzen dute, karbonato ioiak sortuz. Ondorioz, EC 6.4 taldean sailkatzen dira. Prozesu honi karboxilazioa deritzo eta ATP molekulen menpekoa da.

Adibideak:

• Pirubato karboxilasa
• Acetil-Coa karboxilasa
• Erribulosa-1,5- bifosfato karboxilasa edo RuBisCO