Koenzim dan Kofaktor

Koenzim dan kofaktor adalah pembantu non-protein yang dibutuhkan banyak enzim untuk mengkatalisis reaksi. Mereka menyediakan kimia yang tidak dapat diberikan oleh rantai samping asam amino saja: mentransfer elektron, membawa gugus fungsional, atau menempatkan ion logam reaktif di situs aktif. Area ini mengelompokkan kelas-kelas utama molekul pembantu ini dan enzim-enzim yang bergantung padanya.

Definition

Kofaktor adalah komponen kimia non-protein yang diperlukan untuk aktivitas enzim; kofaktor organik disebut koenzim, kofaktor yang terikat erat atau kovalen adalah gugus prostetik, dan protein yang tidak aktif secara katalitik yang tidak memiliki kofaktornya adalah apoenzim yang menjadi holoenzim aktif setelah kofaktor terikat.

Scope

Area ini mengkaji koenzim organik (termasuk pembawa redoks seperti NAD+ dan FAD serta banyak koenzim turunan vitamin), kofaktor ion logam anorganik, enzim yang bergantung pada logam yang menggunakannya, dan kategori yang lebih luas dari kofaktor organik yang terikat erat serta gugus prostetik. Ini diorganisasikan sebagai tinjauan referensi biokimia kofaktor enzim, bukan sebagai panduan klinis.

Sub-topics

• Enzim yang Bergantung pada Logam
• Kofaktor Ion Logam
• Kofaktor Organik dan Gugus Prostetik
• Koenzim Redoks: NAD+ dan FAD
• Koenzim Turunan Vitamin

Core questions

• Kimia apa yang ditambahkan kofaktor yang tidak dapat disediakan oleh rantai samping protein?
• Bagaimana koenzim dibedakan dari gugus prostetik dan dari kofaktor ion logam?
• Vitamin apa saja yang berfungsi sebagai prekursor koenzim, dan bagaimana hal ini menghubungkan nutrisi dengan fungsi enzim?
• Bagaimana enzim memperoleh dan membedakan antara ion logam?

Key concepts

• Apoenzim, holoenzim, dan pengikatan kofaktor
• Koenzim versus gugus prostetik
• Kosubstrat (dapat berdisosiasi) versus kofaktor yang terikat erat
• Koenzim redoks sebagai pembawa elektron
• Koenzim transfer gugus
• Koenzim turunan vitamin
• Kofaktor ion logam dan metaloenzim
• Regenerasi dan pergantian kofaktor

Mechanisms

Kofaktor memperluas repertoar katalitik protein. Koenzim redoks seperti NAD+ dan FAD mengangkut elektron dan hidrida antara substrat dan jalur respirasi atau biosintetik, berputar antara bentuk teroksidasi dan tereduksi (Verdin, 2015; Holm et al., 1996). Koenzim transfer gugus, banyak yang berasal dari vitamin yang larut dalam air, membawa gugus kimia: piridoksal 5'-fosfat membentuk basa Schiff yang memobilisasi kimia asam amino, misalnya (Eliot & Kirsch, 2004). Ion logam bertindak sebagai asam Lewis, pusat redoks, atau jangkar struktural. Koenzim yang dapat berdisosiasi berperilaku seperti ko-substrat yang dikonsumsi dan diregenerasi, sedangkan gugus prostetik tetap terikat selama siklus katalitik. Apoenzim tidak aktif sampai ia mengikat kofaktornya untuk membentuk holoenzim fungsional (Nelson & Cox, 2021).

Clinical relevance

Karena banyak koenzim berasal dari vitamin dan logam jejak, biokimia kofaktor mendasari hubungan antara status mikronutrien dan fungsi enzim yang dijelaskan dalam nutrisi dan metabolisme. Topik-topi di sini menjelaskan bagaimana kofaktor memungkinkan katalisis pada tingkat mekanistik; mereka menjelaskan biokimia dan bukan dasar untuk diagnosis, dosis, atau pengobatan individual.

History

Konsep kofaktor tumbuh dari pekerjaan awal abad kedua puluh yang menunjukkan bahwa 'ko-fermen' yang dapat didialisis dan stabil terhadap panas diperlukan di samping protein enzim, dan bahwa beberapa di antaranya terkait dengan vitamin yang baru ditemukan. Studi struktural dan mekanistik sepanjang akhir abad kedua puluh kemudian mendefinisikan bagaimana koenzim redoks, koenzim turunan vitamin, dan situs logam beroperasi, seperti yang disintesis dalam tinjauan situs logam biologis dan piridoksal-fosfat serta koenzim terkait (Holm et al., 1996; Eliot & Kirsch, 2004).

Seminal works

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

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara koenzim dan kofaktor?

Kofaktor adalah istilah umum untuk setiap komponen non-protein yang dibutuhkan enzim; koenzim secara khusus mengacu pada kofaktor organik (seperti NAD+ atau koenzim A), sedangkan ion logam adalah kofaktor anorganik.

Apa itu gugus prostetik?

Gugus prostetik adalah kofaktor yang terikat erat atau kovalen pada enzim dan tetap terikat sepanjang siklus katalitik, berbeda dengan koenzim yang dapat berdisosiasi yang datang dan pergi seperti ko-substrat.