Изомеразы

Изомера́зы, класс ферментов, катализирующих реакции изомеризации. Широко распространены в природе, участвуют в углеводном обмене, в том числе и в гликолизе.

Различают несколько подклассов изомераз:

1. Изомеразы, катализирующие реакции инверсии при центрах асимметрии, называются рацемазами или эпимеразами в зависимости от наличия в молекуле субстрата соответственно одного или более хиральных центров (например, лизинрацемаза, альдоза-1-эпимераза).
2. Цис-транс-изомеразы (например, ретинальизомераза) участвуют в изменении расположения групп при двойной связи, т. е. запускают процесс образования геометрических изомеров.
3. Превращение субстрата путём окисления одной части молекулы и соответствующего восстановления другой происходит при участии т. н. внутримолекулярных оксидоредуктаз. Среди них ферменты, катализирующие в ряду сахаров взаимопревращения альдоз и кетоз (сахароизомеразы), а также кетонных и енольных групп (таутомеразы), перемещение углеродной двойной связи или перегруппировку SS-связи в белках (протеиндисульфидизомераза) в другое положение.
4. Внутримолекулярные трансферазы и мутазы участвуют в переносе ацильных, фосфо-, амино- и других групп (например, лизолецитинацилмутаза, фосфоглицератфосфомутаза); некоторые из них (в том числе метиласпартатмутаза, метилмалонил-КоА-мутаза) нуждаются в витамине B₁₂ (цианокобаламин) в качестве кофермента.
5. Внутримолекулярные лиазы катализируют реакции удаления и переноса групп и двойных связей из одной части молекулы в другую; такая реакция может сопровождаться разрывом связи внутри молекулы (обычно внутри кольца) и приводить к дециклизации или к превращению одного типа кольца в другой (циклоизомеразы).
6. Топоизомеразы катализируют взаимопревращение релаксированных и сверхспирализованных форм ДНК, изменяя тем самым её топологию. Выделяют топоизомеразы I типа, разрезающие одну нить ДНК (обратная гираза), и топоизомеразы II типа, катализирующие временный разрыв обеих её цепей (ДНК-гираза).

Подподклассы изомераз формируются по типам субстратов: аминокислоты и их производные, углеводы и их производные, субстраты с двойными связями, меняющими местоположение в ходе ферментативного катализа, и др.

Дефицит некоторых изомераз приводит к развитию редких, но тяжёлых наследственных заболеваний. При генетически обусловленном дефиците фосфоглюкоизомеразы развивается несфероцитарная гемолитическая анемия. Дефицит триозофосфатизомеразы, вызванный генетической мутацией, наследуемой по аутосомно-рецессивному типу, приводит к гемолитической анемии и нейродегенеративным процессам.

В промышленности изомеразы (глюкозоизомераза) используют для получения сахара, в производстве этанола и др.