Изоферменттер мен оларды реттегіш гендердің номенклатурасы

Изоферменттердің номенклатурасы Халықаралық биохимиялық номенклатура комиссиясында (IUPAC-IUB Commission on biochemical nomenclature) құрастырылып, бекітілді /10/. Бұл номенклатура бойынша бір түрдің дарабастарынан бөлініп алынған, бірдей субстраттық активтілікке ие барлық белоктар «ферменттердің көптік молекулалық формалары» деп аталады. Ал «изофермент»  немесе «изозим» терминдерімен ферменттердің тек генетикалық детерминацияланған көптік формаларын ғана айтады.

Көбіне изоферменттер мен олардың реттеуші гендерін ферменттердің көп қолданылатын атауының қысқартулары түрінді белгілейді: кодтайтын локустың бірінші әріпін үлкен, қалғандарын кіші әріптермен белгілейді. Мысалы алкогольдегидрогеназаға: ADH – Adh белгілеуі ал малатдегидрогеназаға MDH — Mdh  белгілеуі қолданылады. Кейде ферменттердің жүйелік атуы бойынша да қысқартылу қолданылады, мысалы MOR L-малат НАД-оксидоредуктаза,  MOD L-малат: НАДФ-оксидоредуктаза. Егер фермент екі немесе одан да көп локустармен кодталатын болса, онда локустарды нөмірлейді, мысалы Mdh-1, Mdh-2 /1,10/.

Изоферменттердің аллельдік гендері мен оларға сәйкес изоферменттерді белгілеуге әріптерді де, цифрларды да қолданады. Мысалы, Adh1-F және Adh1-S белгілеулері арқылы алкогольдегидрогеназаның жылдам (fast) және баяу (slow)  қозғалатын вариантын кодтайтын аллельдік гендерді белгілейді. Сонымен қатар аллельдік изоферменттер  жиі аллозим деп те аталады.

Изоферменттердің генетикалық реттелуі жайлы осы уақытта белгілі мәліметтерді изоферменттерді жекелеген хромосомалардың гендерін маркалауға мүмкіндік береді.

Эстераза (Карбон қышқылы эфирлерінің гидролозасы, ФК: 3.1.1.1 – 3.1.1.8 )

Эстеразалар - өте гетерогенді ферменттер тобына жатады. V. Alexandrescu /19/ айтуынша, эстеразаның алғашқы төрт жолағы – полимерлі молекула, ал қалғандары – мономерлі молекула болып табылады.

Идентификациялау және паспорттау үшін диагностикалық маңызды болып шапшаң қозғалатын эстераза саналады. Ол жұмсақ бидай, қатты бидайда изоферменттердің триплеті түрінде кездеседі. Оларды қозғалғыштығы төмендеу бағытында А_1, А₂ және А₃ деп белгілейді. V. Alexandrescu және әріптестері мәліметтері бойынша эстеразаның триплетті фенотипі хромосоманың үшінші гомеологиялық тобындағы кодаминантты  гомеоаллелдерімен детерминацияланған /17/. Бұл жердегі EST-A 3Вα хромосоманың фенотиптік айырмашылығы жоқ гомеоаллелдерімен, ал EST-A₃ – 3Аα хромосоманың гомеоаллелдерімен кодталады, ал EST-A₂ болса A₁ мен A₃  екеуінен пайда болатын гибридті димер.

Гексаплойдты бидайда эстераза синтезіне жауапты 7 локус табылған. Және де ол локустар өнімдерінің биохимиялық құрылымы анықталған. Мысалы, Est-6 локусымен кодталатын изоферменттердің димер екендігі анықталды /18/.

β-амилаза (α-1,4 –глюкан-мальтгидролаза, Ф.К: 3.2.1.2., β-AMY)

Тыныштық күйдегі дәнде β-амилаза негізінен эндоспермада орналасқан. Ол дәнде екі формада кездеседі: 1) бос күйінде, ол тұз ерітіндісімен бөліп алынады және 2) глютенин құрамынан анықталатын байланысқан күйінде. Гексаплоидты бидайдың анеуплоидты линиялары көмегімен   β-амилаза ферментінің төрт құрылымдық гені анықталған: β-AmyА1, β-AmyD1, β-AmyА2, β-AmyB1, сәйкесінше 4Аβ, 4Dα, 5Аα және 5В хромосомаларында орналасқан /18/. Аталған гендердің барлығында көпаллельділік анықталған. β-AmyА2 генінің дамудың түрі мен жылдамдығын реттейтін Vrn1 генімен тіркескендігі анықталған /19/. 

Малатдегидрогеназа (1-малат: НАД-оксидоредуктаза, Ф.К: 1.1.1.37, MDH)

Малатдегидрогеназа – Кребс циклінің негізгі ферменттерінің бірі. Малатдегидрогеназазаның негізгі орналасатын жері – митохондрия, сонымен қатар бұл фермент пероксисомада, хлоропласттарда, микросомаларда және цитоплазмада кездеседі. A.Legris айтуы бойынша малатдегидрогеназа – димер /20/. Алайда молекулалық салмағы 60-тан 500кД-ға дейін болатын малатдегидрогеназаның көптеген молекулалық формасы кездесетіні жайлы мәліметтер кездеседі /21/.

Пероксидаза ( донор: Н₂О₂ – оксидоредуктаза Ф.К: 1.11.1.7., PRX)

         «Пероксидаза» терминімен кең мағынада бір топ спецификалық ферменттер – НАД-пероксидаза, НАДФ-пероксидаза, май қышқылы пероксидазасы, цитохром- немесе глутатионпероксидаза – және де сонымен қатар әр түрлі спецификалық емес ферменттер тобын белгілейді.

Пероксидаза көптеген органикалық қышқылдардың – фенолдар, ароматты аминдер, гидрохинондар және олардың туындыларын – дегидрленуін катализдейді. Олардың ішінде мыналарды атап өтуге болады: о-крезол, о-толуидин, гваякол, пирогаллол, гомованилин қышқылы, р-гидрохинон, о- немесе п-фенилендиамин, тотықсызданған 2,6-дихлорофенаминофенол, 4,4^’-диаминодифениламин, бензидин және т.б.

Пероксидаза құрамына гематин – темірпорфирин кіреді. Оның активтілігінің Ph ауданы 4-тен 12-ге дейін болады /17/. Және бұл ферменттердің көбісі термотұрақты.  Бош  әріптестерімен  берге (A.Bosch et.al., 1987) бұл ферменттің әлсіз субстраттық спецификалыққа және өте жоғары ұлпалық спецификалықа ие  екендігін көрсетті.

Қазіргі кезде әдебиеттерде пероксидазаның генетикалық табиғаты жайлы мәліметтер көптеп кездеседі. Пероксидазаның генетикасы жайлы алғашқы жұмыстардың біріне J. Scandalios (1969, 1974) еңбектері жатады. Ол жүгерінің әр түрлі инбредті линиялырын анализдеп, изоферменттердің бірінің бір локустың кодаминатты аллельдерімен реттелетінін анықтады.

Қатты және жұмсақ бидайдың пероксидазасының генетикалық реттелуін алғаш Koberhel әріптестерімен (1974) бірге зертттеді /8/. Tr.aestivum  эндоспермасында олар катодты пероксидазаның 6 вариантын анықтады: a, b, c, d, e, f. Одан кейінгі жұмыстарында олар a, b, c, d-изоферменттерінің 7A, 7B және 7D хромосомалармен реттелетінің анықтады.

   Алкогольдегидрогеназа (алкоголь, НАД-аксидоредуктаза, Ф.К: 1.1.1.1).

         Алкогольдегидрогеназа субстратқа байланысты аз спецификалы реакцияны катализдейді:

RCH₂OH+NAD↔CHO+NAD-H₂

         Бұл фермент әр түрлі қалыпты және тармақталған тізбекті алифиттық және ароматты спирттердің тотығуын катализдейді. Әр өсімдік түрлерінің алкогольдегидрогеназаның молекулалық массасы әр түрлі болып келеді:  бидайдікі 116 000±2000 тең, ал изоэелектрофокустық нүктесі 5,66 – 5,76 арасында жатады (Langston et.al., 1980) /24/.

Жоғарғы сатыдағы өсімдіктердің ішінде алкогольдегидрогеназа жүгеріде, арпада, бұршақта, сорго, бидайда және т.б зерттелген. Бұл фермент генетикалық тұрғыда жүгеріде жақсы зерттелген. Олай болу себебі бұл өсімдіктің генетикалық өзгергіштігі және оңай будандасатындығымен түсіндіріледі /1, 8/. Алкгольдегидрогеназаны J.Schwartz пен J. Scandalios (1969) зерттеген.  Зертеу үшін олар инбредті линияларды пайдаланған және жетілмеген дәннің эндоспермасын анализдеген. Нәтижесінде екі әр изозимнің варианттары жеке екі локуспен реттелетіні анықталды.

Харт (Hart., 1980) қатты бидайдың алкогольдегидрогеназаның димер екендігін және хромосомадағы локализациясын анықтады. Нули-тетрасомалар линияларын зерттеу жұмыстары АДГ суббөліктерін кодтайтын гендер 4A, B4 және 4D гомеологиялық хромосомаларында орналасқаның көрсетті.

Алкогольдегидрогеназаның ұқсас екілокусты генетикалық реттелуі күнбағыс, бидай, эгилопс, жүгеріде және т.б анықталды. Бұл болжамды түрдегі «алғашқы» геннің дупликациясы жоғарғы сатылы өсімдіктердің эволюциясының алғашқы, дара жарнақты және қос жарнақтыға бөлінбей тұрған кезінде жүргендігін көрсетеді /9/.