कोएंजाइम और कोफ़ैक्टर

कोएंजाइम और कोफ़ैक्टर गैर-प्रोटीन सहायक होते हैं जिनकी कई एंजाइमों को अभिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने के लिए आवश्यकता होती है। वे ऐसी रसायन विज्ञान प्रदान करते हैं जो अकेले अमीनो-एसिड साइड चेन प्रदान नहीं कर सकते हैं: इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण, कार्यात्मक समूहों को ले जाना, या सक्रिय स्थल में एक प्रतिक्रियाशील धातु आयन को स्थितिबद्ध करना। यह क्षेत्र इन सहायक अणुओं के प्रमुख वर्गों और उन पर निर्भर एंजाइमों को समूहित करता है।

Definition

एक कोफ़ैक्टर एक गैर-प्रोटीन रासायनिक घटक है जो एक एंजाइम की गतिविधि के लिए आवश्यक होता है; कार्बनिक कोफ़ैक्टरों को कोएंजाइम कहा जाता है, एक कसकर या सहसंयोजक रूप से बंधा कोफ़ैक्टर एक प्रोस्थेटिक समूह होता है, और अपने कोफ़ैक्टर के बिना उत्प्रेरक रूप से निष्क्रिय प्रोटीन एक एपोएंजाइम होता है जो कोफ़ैक्टर के बंधने के बाद एक सक्रिय होलोएंजाइम बन जाता है।

Scope

यह क्षेत्र कार्बनिक कोएंजाइमों (जिनमें NAD+ और FAD जैसे रेडॉक्स वाहक और कई विटामिन-व्युत्पन्न कोएंजाइम शामिल हैं), अकार्बनिक धातु-आयन कोफ़ैक्टरों, उनका उपयोग करने वाले धातु-निर्भर एंजाइमों, और कसकर बंधे कार्बनिक कोफ़ैक्टरों और प्रोस्थेटिक समूहों की व्यापक श्रेणी का सर्वेक्षण करता है। इसे एंजाइम कोफ़ैक्टर जैव रसायन के एक संदर्भ अवलोकन के रूप में व्यवस्थित किया गया है, न कि नैदानिक मार्गदर्शन के रूप में।

Sub-topics

• धातु-निर्भर एंजाइम
• धातु आयन सहकारक
• कार्बनिक कोफ़ैक्टर और प्रोस्थेटिक समूह
• रेडॉक्स कोएंजाइम: NAD+ और FAD
• विटामिन-व्युत्पन्न कोएंजाइम

Core questions

• कोफ़ैक्टर कौन सी रसायन विज्ञान जोड़ते हैं जो प्रोटीन साइड चेन प्रदान नहीं कर सकते?
• कोएंजाइम को प्रोस्थेटिक समूहों और धातु-आयन कोफ़ैक्टरों से कैसे अलग किया जाता है?
• कौन से विटामिन कोएंजाइम के अग्रदूत के रूप में कार्य करते हैं, और यह पोषण को एंजाइम कार्य से कैसे जोड़ता है?
• एंजाइम धातु आयनों को कैसे प्राप्त करते हैं और उनमें भेद कैसे करते हैं?

Key concepts

• एपोएंजाइम, होलोएंजाइम, और कोफ़ैक्टर बंधन
• कोएंजाइम बनाम प्रोस्थेटिक समूह
• कोसब्सट्रेट (वियोज्य) बनाम कसकर बंधे कोफ़ैक्टर
• इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में रेडॉक्स कोएंजाइम
• समूह-स्थानांतरण कोएंजाइम
• विटामिन-व्युत्पन्न कोएंजाइम
• धातु-आयन कोफ़ैक्टर और मेटालोएंजाइम
• कोफ़ैक्टर पुनर्जनन और टर्नओवर

Mechanisms

कोफ़ैक्टर प्रोटीन के उत्प्रेरक प्रदर्शन का विस्तार करते हैं। NAD+ और FAD जैसे रेडॉक्स कोएंजाइम सब्सट्रेट्स और श्वसन या जैवसंश्लेषक मार्गों के बीच इलेक्ट्रॉनों और हाइड्राइड का आवागमन करते हैं, ऑक्सीकृत और अपचयित रूपों के बीच चक्रण करते हैं (Verdin, 2015; Holm et al., 1996)। समूह-स्थानांतरण कोएंजाइम, जिनमें से कई जल-घुलनशील विटामिन से व्युत्पन्न होते हैं, रासायनिक समूहों को ले जाते हैं: उदाहरण के लिए, पाइरिडॉक्सल 5'-फॉस्फेट एक शिफ बेस बनाता है जो अमीनो-एसिड रसायन विज्ञान को गतिशील करता है (Eliot & Kirsch, 2004)। धातु आयन लुईस एसिड, रेडॉक्स केंद्र, या संरचनात्मक एंकर के रूप में कार्य करते हैं। एक वियोज्य कोएंजाइम एक सह-सब्सट्रेट की तरह व्यवहार करता है जो उपभोग और पुनर्जीवित होता है, जबकि एक प्रोस्थेटिक समूह उत्प्रेरक चक्र के दौरान बंधा रहता है। एपोएंजाइम तब तक निष्क्रिय रहता है जब तक वह कार्यात्मक होलोएंजाइम बनाने के लिए अपने कोफ़ैक्टर को बांध नहीं लेता (Nelson & Cox, 2021)।

Clinical relevance

चूंकि कई कोएंजाइम विटामिन और ट्रेस धातुओं से प्राप्त होते हैं, कोफ़ैक्टर जैव रसायन सूक्ष्म पोषक स्थिति और एंजाइम कार्य के बीच के संबंध को रेखांकित करता है जैसा कि पोषण और चयापचय में वर्णित है। यहां के विषय बताते हैं कि कोफ़ैक्टर यांत्रिक स्तर पर उत्प्रेरण को कैसे सक्षम करते हैं; वे जैव रसायन का वर्णन करते हैं और व्यक्तिगत निदान, खुराक, या उपचार का आधार नहीं हैं।

History

कोफ़ैक्टर की अवधारणा बीसवीं सदी के शुरुआती काम से विकसित हुई जिसमें दिखाया गया कि एंजाइम प्रोटीन के साथ-साथ डायलाइजेबल, गर्मी-स्थिर 'सह-किण्वकों' की आवश्यकता थी, और इनमें से कई नव-खोजे गए विटामिनों से संबंधित थे। बाद में बीसवीं सदी के दौरान संरचनात्मक और यांत्रिक अध्ययनों ने परिभाषित किया कि रेडॉक्स कोएंजाइम, विटामिन-व्युत्पन्न कोएंजाइम, और धातु स्थल कैसे कार्य करते हैं, जैसा कि जैविक धातु स्थलों और पाइरिडॉक्सल-फॉस्फेट और संबंधित कोएंजाइमों की समीक्षाओं में संश्लेषित किया गया है (Holm et al., 1996; Eliot & Kirsch, 2004)।

Seminal works

• holm-1996
• eliot-2004
• verdin-2015

Frequently asked questions

कोएंजाइम और कोफ़ैक्टर में क्या अंतर है?

कोफ़ैक्टर किसी भी गैर-प्रोटीन घटक के लिए सामान्य शब्द है जिसकी एक एंजाइम को आवश्यकता होती है; कोएंजाइम विशेष रूप से कार्बनिक कोफ़ैक्टरों (जैसे NAD+ या कोएंजाइम A) को संदर्भित करता है, जबकि धातु आयन अकार्बनिक कोफ़ैक्टर होते हैं।

प्रोस्थेटिक समूह क्या है?

एक प्रोस्थेटिक समूह एक कोफ़ैक्टर है जो एंजाइम से कसकर या सहसंयोजक रूप से बंधा होता है और उत्प्रेरक चक्र के दौरान जुड़ा रहता है, इसके विपरीत एक वियोज्य कोएंजाइम जो एक सह-सब्सट्रेट की तरह आता-जाता रहता है।