Coenzimas y Cofactores
Las coenzimas y los cofactores son los ayudantes no proteicos que muchas enzimas requieren para catalizar reacciones. Proporcionan una química que las cadenas laterales de aminoácidos por sí solas no pueden ofrecer: transfiriendo electrones, transportando grupos funcionales o posicionando un ion metálico reactivo en el sitio activo. Esta área agrupa las principales clases de estas moléculas auxiliares y las enzimas que dependen de ellas.
Definition
Un cofactor es un componente químico no proteico requerido para la actividad de una enzima; los cofactores orgánicos se denominan coenzimas, un cofactor unido de forma estrecha o covalente es un grupo prostético, y la proteína catalíticamente inactiva que carece de su cofactor es una apoenzima que se convierte en una holoenzima activa una vez que el cofactor se une.
Scope
El área abarca las coenzimas orgánicas (incluyendo portadores redox como NAD+ y FAD y las numerosas coenzimas derivadas de vitaminas), cofactores inorgánicos de iones metálicos, las enzimas metalodependientes que los utilizan, y la categoría más amplia de cofactores orgánicos fuertemente unidos y grupos prostéticos. Se organiza como una visión general de referencia de la bioquímica de los cofactores enzimáticos, no como una guía clínica.
Sub-topics
Core questions
- ¿Qué química añaden los cofactores que las cadenas laterales de las proteínas no pueden proporcionar?
- ¿Cómo se distinguen las coenzimas de los grupos prostéticos y de los cofactores de iones metálicos?
- ¿Qué vitaminas sirven como precursores de coenzimas y cómo vincula esto la nutrición con la función enzimática?
- ¿Cómo adquieren y discriminan las enzimas entre los iones metálicos?
Key concepts
- Apoenzima, holoenzima y unión del cofactor
- Coenzima versus grupo prostético
- Cosustrato (disociable) versus cofactores fuertemente unidos
- Coenzimas redox como portadores de electrones
- Coenzimas de transferencia de grupos
- Coenzimas derivadas de vitaminas
- Cofactores de iones metálicos y metaloenzimas
- Regeneración y recambio de cofactores
Mechanisms
Los cofactores amplían el repertorio catalítico de las proteínas. Las coenzimas redox, como NAD+ y FAD, transportan electrones e hidruro entre sustratos y vías respiratorias o biosintéticas, ciclando entre formas oxidadas y reducidas (Verdin, 2015; Holm et al., 1996). Las coenzimas de transferencia de grupos, muchas derivadas de vitaminas hidrosolubles, transportan grupos químicos: el piridoxal 5'-fosfato forma una base de Schiff que moviliza la química de los aminoácidos, por ejemplo (Eliot & Kirsch, 2004). Los iones metálicos actúan como ácidos de Lewis, centros redox o anclajes estructurales. Una coenzima disociable se comporta como un cosustrato que se consume y regenera, mientras que un grupo prostético permanece unido durante todo el ciclo catalítico. La apoenzima es inactiva hasta que se une a su cofactor para formar la holoenzima funcional (Nelson & Cox, 2021).
Clinical relevance
Dado que muchas coenzimas derivan de vitaminas y oligoelementos, la bioquímica de los cofactores subyace al vínculo entre el estado de los micronutrientes y la función enzimática descrito en nutrición y metabolismo. Los temas aquí explican cómo los cofactores permiten la catálisis a nivel mecanístico; describen la bioquímica y no constituyen una base para el diagnóstico, la dosificación o el tratamiento individual.
History
El concepto de cofactor surgió de trabajos de principios del siglo XX que demostraron que se necesitaban 'co-fermentos' dializables y termoestables junto con las proteínas enzimáticas, y que varios de ellos se relacionaban con las vitaminas recién descubiertas. Los estudios estructurales y mecanísticos a lo largo de la segunda mitad del siglo XX definieron cómo operan las coenzimas redox, las coenzimas derivadas de vitaminas y los sitios metálicos, como se sintetiza en revisiones sobre sitios metálicos biológicos y sobre piridoxal-fosfato y coenzimas relacionadas (Holm et al., 1996; Eliot & Kirsch, 2004).
Related topics
Seminal works
- holm-1996
- eliot-2004
- verdin-2015
Frequently asked questions
- ¿Cuál es la diferencia entre una coenzima y un cofactor?
- Cofactor es el término general para cualquier componente no proteico que una enzima necesita; coenzima se refiere específicamente a cofactores orgánicos (como NAD+ o coenzima A), mientras que los iones metálicos son cofactores inorgánicos.
- ¿Qué es un grupo prostético?
- Un grupo prostético es un cofactor que está unido de forma estrecha o covalente a la enzima y permanece unido durante todo el ciclo catalítico, a diferencia de una coenzima disociable que va y viene como un cosustrato.