Isoenzimas y Formas Múltiples

Una única actividad catalítica suele ser llevada a cabo por varias formas moleculares distintas de una enzima. Estas isoenzimas catalizan la misma reacción, pero difieren en su secuencia de aminoácidos, estructura o composición de subunidades, y pueden expresarse de manera diferente en distintos tejidos y etapas de desarrollo, lo que confiere a la misma etapa metabólica propiedades ajustadas localmente.

Definition

Las isoenzimas (isozimas) son múltiples formas moleculares de una enzima que catalizan la misma reacción, pero difieren en su estructura primaria, composición de subunidades o propiedades físicas, a menudo originándose a partir de genes distintos o de diferentes combinaciones de subunidades.

Scope

Esta entrada aborda qué son las isoenzimas y cómo surgen, la familia de la lactato deshidrogenasa como ilustración clásica, la expresión de patrones de isoenzimas específicos de tejido y desarrollo, y cómo se detectan dichos patrones. Se trata de un tratamiento de referencia sobre la multiplicidad enzimática y no es una fuente de interpretación diagnóstica o guía clínica.

Core questions

• ¿Qué son las isoenzimas y en qué se diferencian entre sí?
• ¿Cómo surgen las isoenzimas?
• ¿Por qué la misma reacción necesita formas específicas de tejido?
• ¿Cómo se detectan y describen los patrones de isoenzimas?

Key concepts

• Múltiples formas moleculares de una enzima
• Combinación de subunidades (p. ej., heterotetrámeros de LDH)
• Genes distintos frente a variantes postraduccionales
• Expresión específica de tejido y desarrollo
• Diferencias cinéticas y reguladoras entre isoenzimas
• Separación electroforética de isoenzimas

Mechanisms

Las isoenzimas pueden surgir de genes separados, de procesamiento alternativo o de diferentes combinaciones de subunidades ensambladas en la enzima activa. El ejemplo clásico es la lactato deshidrogenasa, cuya forma activa es un tetrámero construido a partir de dos tipos de subunidades; las cinco combinaciones posibles producen cinco isoenzimas con distribuciones tisulares y propiedades cinéticas características. Debido a que las formas difieren en carga y estructura, pueden separarse por electroforesis, revelando patrones específicos de tejido y etapa. Estas diferencias permiten que el mismo paso químico se ajuste a las demandas metabólicas locales, al tiempo que comparten una identidad catalítica, razón por la cual las isoenzimas aún reciben un número EC común.

Clinical relevance

Dado que los patrones de isoenzimas difieren entre tejidos, la abundancia relativa de formas particulares puede reflejar el origen tisular, un principio que subyace al uso de patrones enzimáticos en medicina de laboratorio. Esta entrada explica la bioquímica de las isoenzimas como referencia y no constituye una base para la interpretación diagnóstica o las decisiones de tratamiento.

History

El reconocimiento de que una actividad enzimática podía existir como varias formas separables se cristalizó a finales de la década de 1950, cuando Markert y Moller (1959) describieron formas múltiples específicas de tejido, desarrollo y especie, e introdujeron el término isozima. Los experimentos posteriores de disociación y recombinación de Markert (1963) demostraron que las isoenzimas de la lactato deshidrogenasa se construyen a partir de subunidades intercambiables, proporcionando una explicación estructural para la multiplicidad enzimática que se convirtió en un modelo para el campo.

Key figures

• Clement L. Markert

Seminal works

• markert-moller-1959
• markert-1963

Frequently asked questions

Si las isoenzimas son proteínas diferentes, ¿por qué comparten un número EC?

Porque el sistema EC clasifica las enzimas por la reacción que catalizan, y las isoenzimas catalizan la misma reacción; sus diferencias estructurales no alteran la identidad catalítica que registra el número EC.

¿Cómo terminan las isoenzimas de una enzima en diferentes tejidos?

Diferentes genes o combinaciones de subunidades se expresan en distintos tejidos y etapas de desarrollo, por lo que cada tejido ensambla la combinación de isoenzimas adecuada a sus necesidades metabólicas.