کوآنزیمها و کوفاکتورها
کوآنزیمها و کوفاکتورها کمککنندههای غیرپروتئینی هستند که بسیاری از آنزیمها برای کاتالیز واکنشها به آنها نیاز دارند. آنها شیمیایی را فراهم میکنند که زنجیرههای جانبی اسید آمینه به تنهایی نمیتوانند تأمین کنند: انتقال الکترونها، حمل گروههای عاملی، یا قرار دادن یک یون فلزی واکنشپذیر در جایگاه فعال. این بخش، دستههای اصلی این مولکولهای کمکی و آنزیمهایی که به آنها وابسته هستند را گروهبندی میکند.
Definition
کوفاکتور یک جزء شیمیایی غیرپروتئینی است که برای فعالیت یک آنزیم ضروری است؛ کوفاکتورهای آلی را کوآنزیم مینامند، یک کوفاکتور با اتصال محکم یا کووالانسی یک گروه پروستتیک است، و پروتئین غیرفعال کاتالیزوری که فاقد کوفاکتور خود است، یک آپوآنزیم است که پس از اتصال کوفاکتور به یک هولوآنزیم فعال تبدیل میشود.
Scope
این بخش به بررسی کوآنزیمهای آلی (شامل حاملهای ردوکس مانند NAD+ و FAD و بسیاری از کوآنزیمهای مشتق شده از ویتامین)، کوفاکتورهای یون فلزی غیرآلی، آنزیمهای وابسته به فلز که از آنها استفاده میکنند، و دسته گستردهتر کوفاکتورهای آلی و گروههای پروستتیک با اتصال محکم میپردازد. این بخش به عنوان یک مرور کلی مرجع از بیوشیمی کوفاکتور آنزیمها سازماندهی شده است، نه به عنوان راهنمای بالینی.
Sub-topics
Core questions
- کوفاکتورها چه شیمیایی را اضافه میکنند که زنجیرههای جانبی پروتئین نمیتوانند تأمین کنند؟
- کوآنزیمها چگونه از گروههای پروستتیک و کوفاکتورهای یون فلزی متمایز میشوند؟
- کدام ویتامینها به عنوان پیشساز کوآنزیمها عمل میکنند و چگونه این امر تغذیه را به عملکرد آنزیم مرتبط میکند؟
- آنزیمها چگونه یونهای فلزی را به دست میآورند و بین آنها تمایز قائل میشوند؟
Key concepts
- آپوآنزیم، هولوآنزیم، و اتصال کوفاکتور
- کوآنزیم در مقابل گروه پروستتیک
- کوسوبسترا (قابل تفکیک) در مقابل کوفاکتورهای با اتصال محکم
- کوآنزیمهای ردوکس به عنوان حاملهای الکترون
- کوآنزیمهای انتقال گروه
- کوآنزیمهای مشتق شده از ویتامین
- کوفاکتورهای یون فلزی و متالوآنزیمها
- بازسازی و چرخه کوفاکتور
Mechanisms
کوفاکتورها دامنه کاتالیزوری پروتئینها را گسترش میدهند. کوآنزیمهای ردوکس مانند NAD+ و FAD الکترونها و هیدرید را بین سوبستراها و مسیرهای تنفسی یا بیوسنتزی جابجا میکنند و بین اشکال اکسید شده و احیا شده چرخه میزنند (Verdin, 2015; Holm et al., 1996). کوآنزیمهای انتقال گروه، که بسیاری از آنها از ویتامینهای محلول در آب مشتق شدهاند، گروههای شیمیایی را حمل میکنند: به عنوان مثال، پیریدوکسال 5'-فسفات یک باز شیف تشکیل میدهد که شیمی اسید آمینه را فعال میکند (Eliot & Kirsch, 2004). یونهای فلزی به عنوان اسیدهای لوئیس، مراکز ردوکس، یا لنگرهای ساختاری عمل میکنند. یک کوآنزیم قابل تفکیک مانند یک کوسوبسترا عمل میکند که مصرف و بازسازی میشود، در حالی که یک گروه پروستتیک در طول چرخه کاتالیزوری متصل باقی میماند. آپوآنزیم تا زمانی که کوفاکتور خود را برای تشکیل هولوآنزیم عملکردی متصل نکند، غیرفعال است (Nelson & Cox, 2021).
Clinical relevance
از آنجایی که بسیاری از کوآنزیمها از ویتامینها و فلزات کمیاب مشتق میشوند، بیوشیمی کوفاکتور زیربنای ارتباط بین وضعیت ریزمغذیها و عملکرد آنزیم است که در تغذیه و متابولیسم توضیح داده شده است. موضوعات اینجا توضیح میدهند که چگونه کوفاکتورها کاتالیز را در سطح مکانیکی امکانپذیر میسازند؛ آنها بیوشیمی را توصیف میکنند و مبنایی برای تشخیص فردی، دوز، یا درمان نیستند.
History
مفهوم کوفاکتور از کارهای اوایل قرن بیستم نشأت گرفت که نشان میداد «کوفرمنتهای» قابل دیالیز و مقاوم به حرارت در کنار پروتئینهای آنزیمی مورد نیاز هستند و چندین مورد از اینها به ویتامینهای تازه کشف شده مربوط میشوند. مطالعات ساختاری و مکانیکی در اواخر قرن بیستم سپس نحوه عملکرد کوآنزیمهای ردوکس، کوآنزیمهای مشتق شده از ویتامین، و جایگاههای فلزی را تعریف کردند، همانطور که در بررسیهای جایگاههای فلزی بیولوژیکی و پیریدوکسال-فسفات و کوآنزیمهای مرتبط (Holm et al., 1996; Eliot & Kirsch, 2004) ترکیب شده است.
Related topics
Seminal works
- holm-1996
- eliot-2004
- verdin-2015
Frequently asked questions
- تفاوت بین کوآنزیم و کوفاکتور چیست؟
- کوفاکتور اصطلاح کلی برای هر جزء غیرپروتئینی است که یک آنزیم به آن نیاز دارد؛ کوآنزیم به طور خاص به کوفاکتورهای آلی (مانند NAD+ یا کوآنزیم A) اشاره دارد، در حالی که یونهای فلزی کوفاکتورهای غیرآلی هستند.
- گروه پروستتیک چیست؟
- گروه پروستتیک یک کوفاکتور است که به طور محکم یا کووالانسی به آنزیم متصل است و در طول چرخه کاتالیزوری متصل باقی میماند، برخلاف یک کوآنزیم قابل تفکیک که مانند یک کوسوبسترا میآید و میرود.