आइसोएंजाइम और बहुविध रूप

एकल उत्प्रेरक गतिविधि को अक्सर एक एंजाइम के कई विशिष्ट आणविक रूपों द्वारा अंजाम दिया जाता है। ये आइसोएंजाइम एक ही अभिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं लेकिन अमीनो-एसिड अनुक्रम, संरचना, या सबयूनिट संरचना में भिन्न होते हैं, और वे ऊतकों और विकास के चरणों में अलग-अलग रूप से व्यक्त हो सकते हैं, जिससे समान चयापचय चरण को स्थानीय रूप से ट्यून किए गए गुण मिलते हैं।

Definition

आइसोएंजाइम (आइसोजाइम) एक एंजाइम के कई आणविक रूप होते हैं जो एक ही अभिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं लेकिन प्राथमिक संरचना, सबयूनिट संरचना, या भौतिक गुणों में भिन्न होते हैं, जो अक्सर विशिष्ट जीनों या सबयूनिट्स के विभिन्न संयोजनों से उत्पन्न होते हैं।

Scope

यह प्रविष्टि बताती है कि आइसोएंजाइम क्या हैं और वे कैसे उत्पन्न होते हैं, लैक्टेट डीहाइड्रोजनेज परिवार एक उत्कृष्ट उदाहरण के रूप में, आइसोएंजाइम पैटर्न की ऊतक- और विकास-विशिष्ट अभिव्यक्ति, और ऐसे पैटर्न का पता कैसे लगाया जाता है। यह एंजाइम बहुलता का एक संदर्भ उपचार है और नैदानिक व्याख्या या चिकित्सीय मार्गदर्शन का स्रोत नहीं है।

Core questions

• आइसोएंजाइम क्या हैं और वे एक दूसरे से कैसे भिन्न होते हैं?
• आइसोएंजाइम कैसे उत्पन्न होते हैं?
• एक ही अभिक्रिया को ऊतक-विशिष्ट रूपों की आवश्यकता क्यों होती है?
• आइसोएंजाइम पैटर्न का पता कैसे लगाया जाता है और उनका वर्णन कैसे किया जाता है?

Key concepts

• एक एंजाइम के कई आणविक रूप
• सबयूनिट संयोजन (जैसे LDH हेटेरोटेट्रामर)
• विशिष्ट जीन बनाम पोस्ट-ट्रांसलेशनल वेरिएंट
• ऊतक- और विकास-विशिष्ट अभिव्यक्ति
• आइसोएंजाइम के बीच गतिज और नियामक अंतर
• आइसोएंजाइम का वैद्युतकणसंचलन पृथक्करण

Mechanisms

आइसोएंजाइम अलग-अलग जीनों से, वैकल्पिक प्रसंस्करण से, या सक्रिय एंजाइम में इकट्ठे सबयूनिट्स के विभिन्न संयोजनों से उत्पन्न हो सकते हैं। पाठ्यपुस्तक का उदाहरण लैक्टेट डीहाइड्रोजनेज है, जिसका सक्रिय रूप दो प्रकार के सबयूनिट्स से बना एक टेट्रामर है; पांच संभावित संयोजन विशिष्ट ऊतक वितरण और गतिज गुणों के साथ पांच आइसोएंजाइम उत्पन्न करते हैं। चूंकि रूप आवेश और संरचना में भिन्न होते हैं, उन्हें वैद्युतकणसंचलन (electrophoresis) द्वारा अलग किया जा सकता है, जिससे ऊतक- और चरण-विशिष्ट पैटर्न का पता चलता है। ये अंतर एक ही रासायनिक चरण को स्थानीय चयापचय मांगों के अनुरूप बनाने की अनुमति देते हैं, जबकि एक उत्प्रेरक पहचान साझा करते हैं, यही कारण है कि आइसोएंजाइम अभी भी एक सामान्य EC संख्या प्राप्त करते हैं।

Clinical relevance

चूंकि आइसोएंजाइम पैटर्न ऊतकों के बीच भिन्न होते हैं, इसलिए विशेष रूपों की सापेक्ष प्रचुरता ऊतक उत्पत्ति को दर्शा सकती है, एक सिद्धांत जो प्रयोगशाला चिकित्सा में एंजाइम पैटर्न के उपयोग को रेखांकित करता है। यह प्रविष्टि संदर्भ के लिए आइसोएंजाइम के जैव रसायन की व्याख्या करती है और नैदानिक व्याख्या या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

History

यह पहचान कि एक एंजाइम गतिविधि कई अलग-अलग रूपों में मौजूद हो सकती है, 1950 के दशक के अंत में स्पष्ट हुई, जब मार्कर और मोलर (1959) ने ऊतक-, विकासात्मक- और प्रजाति-विशिष्ट बहुविध रूपों का वर्णन किया और आइसोज़ाइम (isozyme) शब्द पेश किया। मार्कर के बाद के पृथक्करण-और-पुनर्संयोजन प्रयोगों (1963) से पता चला कि लैक्टेट डीहाइड्रोजनेज आइसोएंजाइम विनिमेय सबयूनिट्स से बने होते हैं, जो एंजाइम बहुलता के लिए एक संरचनात्मक व्याख्या प्रदान करते हैं जो इस क्षेत्र के लिए एक मॉडल बन गया।

Key figures

• Clement L. Markert

Seminal works

• markert-moller-1959
• markert-1963

Frequently asked questions

यदि आइसोएंजाइम अलग-अलग प्रोटीन हैं, तो वे EC संख्या क्यों साझा करते हैं?

क्योंकि EC प्रणाली एंजाइमों को उस अभिक्रिया के आधार पर वर्गीकृत करती है जिसे वे उत्प्रेरित करते हैं, और आइसोएंजाइम एक ही अभिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं; उनके संरचनात्मक अंतर EC संख्या द्वारा दर्ज उत्प्रेरक पहचान को नहीं बदलते हैं।

एक एंजाइम के आइसोएंजाइम विभिन्न ऊतकों में कैसे समाप्त होते हैं?

विभिन्न जीन या सबयूनिट संयोजन विभिन्न ऊतकों और विकासात्मक चरणों में व्यक्त होते हैं, इसलिए प्रत्येक ऊतक अपनी चयापचय आवश्यकताओं के अनुरूप आइसोएंजाइम संयोजन को इकट्ठा करता है।