ایزوآنزیمها و اشکال چندگانه
یک فعالیت کاتالیزوری واحد اغلب توسط چندین شکل مولکولی متمایز از یک آنزیم انجام میشود. این ایزوآنزیمها واکنش یکسانی را کاتالیز میکنند اما در توالی اسید آمینه، ساختار یا ترکیب زیرواحدی متفاوت هستند و میتوانند به طور متفاوتی در بافتها و مراحل رشد بیان شوند و به همان مرحله متابولیکی خواص تنظیمشده محلی بدهند.
Definition
ایزوآنزیمها (ایزوزیمها) اشکال مولکولی متعددی از یک آنزیم هستند که واکنش یکسانی را کاتالیز میکنند اما در ساختار اولیه، ترکیب زیرواحدی یا خواص فیزیکی متفاوت هستند و اغلب از ژنهای متمایز یا از ترکیبهای مختلف زیرواحدها ناشی میشوند.
Scope
این مدخل به بررسی ایزوآنزیمها و نحوه پیدایش آنها، خانواده لاکتات دهیدروژناز به عنوان نمونه کلاسیک، بیان الگوهای ایزوآنزیمی خاص بافت و رشد، و نحوه شناسایی این الگوها میپردازد. این یک مرجع برای بررسی چندگانگی آنزیم است و منبعی برای تفسیر تشخیصی یا راهنمایی بالینی نیست.
Core questions
- ایزوآنزیمها چه هستند و چگونه از یکدیگر متمایز میشوند؟
- ایزوآنزیمها چگونه پدید میآیند؟
- چرا یک واکنش یکسان به اشکال خاص بافت نیاز دارد؟
- الگوهای ایزوآنزیمی چگونه شناسایی و توصیف میشوند؟
Key concepts
- اشکال مولکولی متعدد یک آنزیم
- ترکیب زیرواحدی (مثلاً هتروتترامرهای LDH)
- ژنهای متمایز در مقابل واریانتهای پساترجمهای
- بیان خاص بافت و رشد
- تفاوتهای کینتیکی و تنظیمی بین ایزوآنزیمها
- جداسازی الکتروفورتیک ایزوآنزیمها
Mechanisms
ایزوآنزیمها میتوانند از ژنهای جداگانه، از پردازش جایگزین، یا از ترکیبهای مختلف زیرواحدها که در آنزیم فعال مونتاژ میشوند، پدید آیند. مثال کتاب درسی لاکتات دهیدروژناز است که شکل فعال آن یک تترامر است که از دو نوع زیرواحد ساخته شده است؛ پنج ترکیب ممکن، پنج ایزوآنزیم با توزیع بافتی و خواص کینتیکی مشخص را به دست میدهند. از آنجا که این اشکال در بار و ساختار متفاوت هستند، میتوان آنها را با الکتروفورز جدا کرد و الگوهای خاص بافت و مرحله را آشکار ساخت. این تفاوتها به همان مرحله شیمیایی اجازه میدهند تا با نیازهای متابولیکی محلی تنظیم شود، در حالی که یک هویت کاتالیزوری مشترک دارند، به همین دلیل ایزوآنزیمها همچنان یک شماره EC مشترک دریافت میکنند.
Clinical relevance
از آنجا که الگوهای ایزوآنزیمی بین بافتها متفاوت است، فراوانی نسبی اشکال خاص میتواند منعکسکننده منشأ بافتی باشد، اصلی که زیربنای استفاده از الگوهای آنزیمی در پزشکی آزمایشگاهی است. این مدخل بیوشیمی ایزوآنزیمها را برای مرجع توضیح میدهد و مبنایی برای تفسیر تشخیصی یا تصمیمگیریهای درمانی نیست.
History
شناخت این که یک فعالیت آنزیمی میتواند به صورت چندین شکل قابل تفکیک وجود داشته باشد، در اواخر دهه 1950 متبلور شد، زمانی که مارکرت و مولر (1959) اشکال چندگانه خاص بافت، رشد و گونه را توصیف کردند و اصطلاح ایزوزیم را معرفی نمودند. آزمایشهای تفکیک و ترکیب مجدد بعدی مارکرت (1963) نشان داد که ایزوآنزیمهای لاکتات دهیدروژناز از زیرواحدهای قابل تعویض ساخته شدهاند و توضیحی ساختاری برای چندگانگی آنزیم ارائه دادند که به مدلی برای این حوزه تبدیل شد.
Key figures
- Clement L. Markert
Related topics
Seminal works
- markert-moller-1959
- markert-1963
Frequently asked questions
- اگر ایزوآنزیمها پروتئینهای متفاوتی هستند، چرا شماره EC مشترکی دارند؟
- زیرا سیستم EC آنزیمها را بر اساس واکنشی که کاتالیز میکنند طبقهبندی میکند و ایزوآنزیمها واکنش یکسانی را کاتالیز میکنند؛ تفاوتهای ساختاری آنها هویت کاتالیزوری را که شماره EC ثبت میکند، تغییر نمیدهد.
- چگونه ایزوآنزیمهای یک آنزیم در بافتهای مختلف قرار میگیرند؟
- ژنها یا ترکیبهای زیرواحدی مختلف در بافتها و مراحل رشد متفاوت بیان میشوند، بنابراین هر بافت ترکیب ایزوآنزیمی مناسب با نیازهای متابولیکی خود را مونتاژ میکند.