Isoenzimas e Formas Múltiplas

Uma única atividade catalítica é frequentemente realizada por várias formas moleculares distintas de uma enzima. Essas isoenzimas catalisam a mesma reação, mas diferem na sequência de aminoácidos, estrutura ou composição de subunidades, e podem ser expressas de forma diferente em tecidos e estágios de desenvolvimento, conferindo à mesma etapa metabólica propriedades ajustadas localmente.

Definition

Isoenzimas (isozimas) são múltiplas formas moleculares de uma enzima que catalisam a mesma reação, mas diferem na estrutura primária, composição de subunidades ou propriedades físicas, frequentemente resultantes de genes distintos ou de diferentes combinações de subunidades.

Scope

Esta entrada aborda o que são as isoenzimas e como elas surgem, a família da lactato desidrogenase como ilustração clássica, a expressão de padrões de isoenzimas específicos de tecido e desenvolvimento, e como esses padrões são detectados. É um tratamento de referência da multiplicidade enzimática e não é uma fonte de interpretação diagnóstica ou orientação clínica.

Core questions

• O que são isoenzimas e como elas diferem umas das outras?
• Como as isoenzimas surgem?
• Por que a mesma reação precisa de formas específicas de tecido?
• Como os padrões de isoenzimas são detectados e descritos?

Key concepts

• Múltiplas formas moleculares de uma enzima
• Combinação de subunidades (por exemplo, heterotetrâmeros de LDH)
• Genes distintos versus variantes pós-traducionais
• Expressão específica de tecido e desenvolvimento
• Diferenças cinéticas e regulatórias entre isoenzimas
• Separação eletroforética de isoenzimas

Mechanisms

As isoenzimas podem surgir de genes separados, de processamento alternativo ou de diferentes combinações de subunidades montadas na enzima ativa. O exemplo clássico é a lactato desidrogenase, cuja forma ativa é um tetrâmero construído a partir de dois tipos de subunidades; as cinco combinações possíveis produzem cinco isoenzimas com distribuições teciduais e propriedades cinéticas características. Como as formas diferem em carga e estrutura, elas podem ser separadas por eletroforese, revelando padrões específicos de tecido e estágio. Essas diferenças permitem que a mesma etapa química seja ajustada às demandas metabólicas locais, mantendo uma identidade catalítica comum, razão pela qual as isoenzimas ainda recebem um número EC comum.

Clinical relevance

Como os padrões de isoenzimas diferem entre os tecidos, a abundância relativa de formas particulares pode refletir a origem tecidual, um princípio que sustenta o uso de padrões enzimáticos na medicina laboratorial. Esta entrada explica a bioquímica das isoenzimas para referência e não é uma base para interpretação diagnósticas ou decisões de tratamento.

History

O reconhecimento de que uma atividade enzimática poderia existir em várias formas separáveis cristalizou-se no final da década de 1950, quando Markert e Moller (1959) descreveram formas múltiplas específicas de tecido, desenvolvimento e espécie e introduziram o termo isozima. Os experimentos subsequentes de dissociação e recombinação de Markert (1963) mostraram que as isoenzimas da lactato desidrogenase são construídas a partir de subunidades intermutáveis, fornecendo uma explicação estrutural para a multiplicidade enzimática que se tornou um modelo para o campo.

Key figures

• Clement L. Markert

Seminal works

• markert-moller-1959
• markert-1963

Frequently asked questions

Se as isoenzimas são proteínas diferentes, por que elas compartilham um número EC?

Porque o sistema EC classifica as enzimas pela reação que catalisam, e as isoenzimas catalisam a mesma reação; suas diferenças estruturais não alteram a identidade catalítica que o número EC registra.

Como as isoenzimas de uma enzima acabam em diferentes tecidos?

Diferentes genes ou combinações de subunidades são expressos em diferentes tecidos e estágios de desenvolvimento, de modo que cada tecido monta a combinação de isoenzimas adequada às suas necessidades metabólicas.