En bioquímica, una ligasa es una enzima que puede catalizar la unión (ligadura) de dos moléculas grandes formando un nuevo enlaímico. Esto es típicamente a través de la hidrólisis de un pequeño grupo químico colgante en una de las moléculas más grandes o la enzima que cataliza la unión de dos compuestos, por ejemplo, enzimas que catalizan la unión de CO, CS, CN, etc. En general, una ligasa cataliza la unión de dos compuestos. siguiente reacción:
Ab + C → A–C + b
o algunas veces
Ab + cD → A–D + b + c + d + e + f
donde las letras minúsculas pueden significar los pequeños grupos dependientes. La ligasa puede unir dos fragmentos complementarios de ácido nucleico y reparar roturas monocatenarias que surgen en el ADN bicatenario durante la replicación.[1]
Nomenclatura
El nombre común de las enzimas ligasa también incluyen la ADN ligasa, una enzima comúnmente utilizada en los laboratorios de biología molecular para unir fragmentos de ADN. Otros nombres comunes para las ligasas incluyen la "sintetasa", porque se utilizan para sintetizar nuevas moléculas.
La nomenclatura bioquímica a veces ha distinguido las sintetasas de las sintasas y, a veces, ha tratado las palabras como sinónimos. Según una definición, las sintasas no usan energía de los nucleósidostrifosfatos (como ATP, GTP, CTP, TTP y UTP), mientras que las sintetasas sí usan nucleósidos trifosfatos. También se dice que una sintasa es una liasa (una liasa es una enzima que cataliza la ruptura de varios enlaces químicos por medios distintos a la hidrólisis y la oxidación, a menudo formando un nuevo doble enlace o una nueva estructura de anillo) y no requiere energía, mientras que una sintetasa es una ligasa (una ligasa es una enzima que une dos sustancias químicas o compuestos) y, por lo tanto, requiere energía. sin embargo, la Comisión Conjunta de Nomenclatura Bioquímica (JCBN) dicta que "sintasa" se puede usar con cualquier enzima que catalice la síntesis (ya sea que use o no nucleósido trifosfato), mientras que "sintetasa" se debe usar como sinónimo.
Categoría EC 6.1 (forma enlaces C-O)
EC 6.1.1 ligasas formadoras de Aminoacil-tARN o compuestos relacionados
EC 6.1.1.1 tirosina—tARN ligasa
EC 6.1.1.2 triptófano—tARN ligasa
EC 6.1.1.3 treonina—tARN ligasa
EC 6.1.1.4 leucina—tARN ligasa
EC 6.1.1.5 isoleucina—tARN ligasa
EC 6.1.1.6 lisina—tARN ligasa
EC 6.1.1.7 alanina—tARN ligasa
EC 6.1.1.8 eliminada
EC 6.1.1.9 valina—tARN ligasa
EC 6.1.1.10 metionina—tARN ligasa
EC 6.1.1.11 serina—tARN ligasa
EC 6.1.1.12 aspartato—tARN ligasa
EC 6.1.1.13 D-alanina-poli(fosforibitol) ligasa
EC 6.1.1.14 glicina—tARN ligasa
EC 6.1.1.15 prolina—tARN ligasa
EC 6.1.1.16 cisteína—tARN ligasa
EC 6.1.1.17 glutamato—tARN ligasa
EC 6.1.1.18 glutamina—tARN ligasa
EC 6.1.1.19 arginina—tARN ligasa
EC 6.1.1.20 fenilalanina—tARN ligasa
EC 6.1.1.21 histidina—tARN ligasa
EC 6.1.1.22 asparagina—tARN ligasa
EC 6.1.1.23 aspartato—tARNAsn ligasa
EC 6.1.1.24 glutamato—tARNGln ligasa
EC 6.1.1.25 eliminada
EC 6.1.1.26 pirrolisina—tARNPyl ligasa
EC 6.1.1.27 O-fosfoserina—tARN ligasa
EC 6.1.1.28 eliminada
EC 6.1.2 ácido—alcohol ligasas (ester sintasas)
EC 6.1.2.1 D-alanina—(R)-lactato ligasa
EC 6.1.2.2 nebramicina 5' sintasa
EC 6.1.3 ciclo-ligasas
EC 6.1.3.1 olefina β-lactona sintetasa
Categoría EC 6.2 (forma enlaces C-S)
EC 6.2.1 Ácido-tiol ligasas
EC 6.2.1.1 acetato—CoA ligasa
EC 6.2.1.2 CoA ligasa de ácidos de cadena media
EC 6.2.1.3 de cadena larga-graso-acid—CoA ligasa
EC 6.2.1.4 succinato—CoA ligasa (GDP-formador)
EC 6.2.1.5 succinato—CoA ligasa (ADP-formador)
EC 6.2.1.6 glutarato—CoA ligasa
EC 6.2.1.7 colato—CoA ligasa
EC 6.2.1.8 oxalato—CoA ligasa
EC 6.2.1.9 malato—CoA ligasa
EC 6.2.1.10 ácido—CoA ligasa (GDP-formador)
EC 6.2.1.11 biotina—CoA ligasa
EC 6.2.1.12 4-cumarato—CoA ligasa
EC 6.2.1.13 acetato—CoA ligasa (ADP-formador)
EC 6.2.1.14 6-carboxihexanoato—CoA ligasa
EC 6.2.1.15 araquidonato—CoA ligasa
EC 6.2.1.16 acetoacetato—CoA ligasa
EC 6.2.1.17 propionato—CoA ligasa
EC 6.2.1.18 citrato—CoA ligasa
EC 6.2.1.19 proteína ligasa de ácidos grasos de cadena larga
EC 6.2.1.20 [proteína acarreadora de acilos] ligasa de ácidos grasos de cadena larga
EC 6.3.5.13 isoglutaminil lípido II sintasa (hidrolizante de glutamina)
Categoría EC 6.4 (forma enlaces C-C)
EC 6.4.1.1 piruvato carboxilasa
EC 6.4.1.2 acetil-CoA carboxilasa
EC 6.4.1.3 propionil-CoA carboxilasa
EC 6.4.1.4 metilcrotonoil-CoA carboxilasa
EC 6.4.1.5 geranoil-CoA carboxilasa
EC 6.4.1.6 acetona carboxilasa
EC 6.4.1.7 2-oxoglutarato carboxilasa
EC 6.4.1.8 acetofenona carboxilasa
EC 6.4.1.9 coenzima F430 sintetasa
Categoría EC 6.5 (forma ésteres fosfóricos)
EC 6.5.1.1 ADN ligasa (ATP)
EC 6.5.1.2 ADN ligasa (NAD+)
EC 6.5.1.3 ARN ligasa (ATP)
EC 6.5.1.4 ARN-fosfato-3'-terminal ciclasa (ATP)
EC 6.5.1.5 ARNfosfato -'-terminal ciclasa (GTP)
EC 6.5.1.6 ADN ligasa (ATP o NAD+)
EC 6.5.1.7 ADN ligasa (ATP, ADP or GTP)
EC 6.5.1.8 3'-fosfato/5'-hidroxi ligasa de ácidos nucleicos
Categoría EC 6.6 (forma enlaces de coordinación de un metal con ligantes de nitrógeno)
EC 6.6.1 Forman complejos de coordinación
EC 6.6.1.1 magnesio quelatasa
EC 6.6.1.2 cobaltoquelatasa
Clasificación
Las ligasas son clasificadas en seis subclases con un sistema EC-número bajo la categorización de EC 6.-.-.-. El segundo dígito define la naturaleza exacta del enlace:
EC 6.1, incluye ligasas usadas para formar uniones oxígeno-carbono.
EC 6.1.1 Ligasas forman aminoacil-ARNt y compuestos relacionados.
EC 6.1.2 Ligasas ácido-alcohol (sintasas éster).
EC 6.2, ligasa usadas para formar uniones carbono-azufre.
EC 6.2.1 Ligasas ácido-tiol.
EC 6.3, incluye ligasas usadas para crear uniones carbono-nitrógeno.
EC 6.3.1 Ácido-amoniaco (o amina) ligasas (sintasas amida).
Uno de los grupos más importantes dentro de la clasificación de las ligasas son la ADN ligasa. La unión de las ADN ligasas está formada por dos cadenas de ADN que se forman usando un diéster fosfórico. Por lo que la ADN ligasas se encuentra dentro de la clasificación EC 6.5.
Las ADN ligasas fueron descubiertas en 1967 por los laboratorios de Gellert, Lehman, Richardson y Hurwitz esto representó un evento importante en la biología molecular. Estas son importantes para la replicación y reparación del ADN en todo el organismo. Las ligasas fueron esenciales para el desarrollo de clonación molecular y en varias ramificaciones posteriores de la biotecnología del ADN.[2]
La deficiencia genética de las ADN ligasas en humanos ha sido relacionada con varios síndromes clínicos caracterizados por inmunodeficiencia, sensibilidad a la radiación y anormalidades de desarrollo.[3]
Dentro de esta clasificación encontramos la ADN ligasa (ATP) y la ADN ligasa (NAD+) las cuales se encuentran registradas y aceptadas por el Comité de Nomenclatura de la Unión Internacional de Bioquímica y Biología Molecular (NC-IUBMB) por sus siglas en inglés.[4]
ADN ligasa (ATP)
Cataliza la formación de un fosfodiéster en el lugar de un rompimiento de un ADN monocatenario dúplex. En cierta medida, el ARN también puede actuar como sustrato.
Pertenecen al grupo de las ligasas y su función es la de formar enlaces fósforo-éster. Dentro de esta clasificación encontramos a la ARN ligasa (ATP).[7]
ARN ligasa (ATP)
Convierte el ARN lineal a una forma circular por transferencia