الإنزيمات المتماثلة والأشكال المتعددة

غالبًا ما يتم تنفيذ نشاط تحفيزي واحد بواسطة عدة أشكال جزيئية مميزة للإنزيم. تحفز هذه الإنزيمات المتماثلة نفس التفاعل ولكنها تختلف في تسلسل الأحماض الأمينية أو التركيب أو تكوين الوحدات الفرعية، ويمكن التعبير عنها بشكل مختلف عبر الأنسجة ومراحل التطور، مما يمنح نفس الخطوة الأيضية خصائص مضبوطة محليًا.

Definition

الإنزيمات المتماثلة (isozymes) هي أشكال جزيئية متعددة للإنزيم تحفز نفس التفاعل ولكنها تختلف في التركيب الأولي أو تكوين الوحدات الفرعية أو الخصائص الفيزيائية، وغالبًا ما تنشأ من جينات مميزة أو من مجموعات مختلفة من الوحدات الفرعية.

Scope

يغطي هذا المدخل ماهية الإنزيمات المتماثلة وكيف تنشأ، وعائلة نازعة هيدروجين اللاكتات كمثال كلاسيكي، والتعبير الخاص بالأنسجة والتطور لأنماط الإنزيمات المتماثلة، وكيف يتم الكشف عن هذه الأنماط. إنه معالجة مرجعية لتعدد الإنزيمات وليس مصدرًا للتفسير التشخيصي أو الإرشادات السريرية.

Core questions

• ما هي الإنزيمات المتماثلة وكيف تختلف عن بعضها البعض؟
• كيف تنشأ الإنزيمات المتماثلة؟
• لماذا تحتاج نفس التفاعل إلى أشكال خاصة بالأنسجة؟
• كيف يتم الكشف عن أنماط الإنزيمات المتماثلة ووصفها؟

Key concepts

• أشكال جزيئية متعددة للإنزيم
• تركيب الوحدات الفرعية (مثل رباعيات LDH غير المتجانسة)
• جينات مميزة مقابل المتغيرات بعد الترجمة
• التعبير الخاص بالأنسجة والتطور
• الاختلافات الحركية والتنظيمية بين الإنزيمات المتماثلة
• الفصل الكهربائي للإنزيمات المتماثلة

Mechanisms

يمكن أن تنشأ الإنزيمات المتماثلة من جينات منفصلة، أو من معالجة بديلة، أو من مجموعات مختلفة من الوحدات الفرعية التي تتجمع لتشكل الإنزيم النشط. المثال النموذجي هو نازعة هيدروجين اللاكتات، التي يكون شكلها النشط عبارة عن رباعي الوحدات مبني من نوعين من الوحدات الفرعية؛ المجموعات الخمس الممكنة تنتج خمسة إنزيمات متماثلة ذات توزيعات نسيجية وخصائص حركية مميزة. نظرًا لأن الأشكال تختلف في الشحنة والتركيب، يمكن فصلها بواسطة الرحلان الكهربائي، مما يكشف عن أنماط خاصة بالأنسجة والمراحل. تتيح هذه الاختلافات ضبط نفس الخطوة الكيميائية لتلبية المتطلبات الأيضية المحلية مع مشاركة هوية تحفيزية واحدة، وهذا هو السبب في أن الإنزيمات المتماثلة لا تزال تحمل رقم EC مشتركًا.

Clinical relevance

نظرًا لأن أنماط الإنزيمات المتماثلة تختلف بين الأنسجة، فإن الوفرة النسبية لأشكال معينة يمكن أن تعكس أصل النسيج، وهو مبدأ يكمن وراء استخدام أنماط الإنزيمات في الطب المخبري. يشرح هذا المدخل الكيمياء الحيوية للإنزيمات المتماثلة كمرجع وليس أساسًا للتفسير التشخيصي أو قرارات العلاج.

History

تجلت فكرة أن نشاط إنزيمي واحد يمكن أن يوجد في عدة أشكال قابلة للفصل في أواخر الخمسينيات، عندما وصف ماركرت ومولر (1959) أشكالًا متعددة خاصة بالأنسجة والتطور والأنواع وقاما بتقديم مصطلح الإنزيم المتماثل (isozyme). أظهرت تجارب ماركرت اللاحقة للتحلل وإعادة التركيب (1963) أن الإنزيمات المتماثلة لنازعة هيدروجين اللاكتات مبنية من وحدات فرعية قابلة للتبادل، مما قدم تفسيرًا تركيبيًا لتعدد الإنزيمات أصبح نموذجًا في هذا المجال.

Key figures

• Clement L. Markert

Seminal works

• markert-moller-1959
• markert-1963

Frequently asked questions

إذا كانت الإنزيمات المتماثلة بروتينات مختلفة، فلماذا تشترك في رقم EC؟

لأن نظام EC يصنف الإنزيمات حسب التفاعل الذي تحفزه، والإنزيمات المتماثلة تحفز نفس التفاعل؛ اختلافات التركيب لا تغير الهوية التحفيزية التي يسجلها رقم EC.

كيف تنتهي الإنزيمات المتماثلة لإنزيم واحد في أنسجة مختلفة؟

يتم التعبير عن جينات مختلفة أو مجموعات وحدات فرعية مختلفة في أنسجة ومراحل نمو مختلفة، لذلك يقوم كل نسيج بتجميع مجموعة الإنزيمات المتماثلة المناسبة لاحتياجاته الأيضية.