โคเอนไซม์กับหมู่พรอสทีติกแตกต่างกันอย่างไร?

ทั้งสองเป็นโคแฟกเตอร์อินทรีย์ แต่โคเอนไซม์จะแยกตัวออกและถูกสร้างขึ้นใหม่เหมือนโคซับสเตรต ในขณะที่หมู่พรอสทีติกจะจับแน่นหรือจับด้วยพันธะโควาเลนต์กับเอนไซม์ตลอดวงจรการเร่งปฏิกิริยา

เหตุใดกรดไลโปอิกจึงถูกเรียกว่าแขนแกว่ง?

มันถูกยึดติดกับเอนไซม์ด้วยพันธะที่ยืดหยุ่น ทำให้สามารถแกว่งไปมาระหว่างตำแหน่งเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกันของคอมเพล็กซ์เอนไซม์หลายชนิดได้ โดยนำสารมัธยันต์ของปฏิกิริยาจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งโดยไม่ปล่อยพวกมัน

โคแฟกเตอร์อินทรีย์และหมู่พรอสทีติก

โคแฟกเตอร์อินทรีย์บางชนิดไม่ถูกปล่อยออกมาหลังแต่ละปฏิกิริยา แต่ยังคงยึดติดกับเอนไซม์อย่างแน่นหนา หรือแม้กระทั่งด้วยพันธะโควาเลนต์ ตลอดกระบวนการเร่งปฏิกิริยา หมู่พรอสทีติกเหล่านี้ เช่น ฮีม, ฟลาวิน FAD และ FMN, กรดไลโปอิก, และไบโอตินที่จับด้วยพันธะโควาเลนต์ จะกลายเป็นส่วนถาวรของเอนไซม์ที่ทำงานอยู่ แทนที่จะเป็นโคซับสเตรตที่สามารถแยกตัวออกได้

ค้นหาหัวข้อด้วย PaperMindเร็ว ๆ นี้Find papers & topics

Tools & resources

ดาวน์โหลดสไลด์

Learn & explore

วิดีโอเร็ว ๆ นี้

Definition

โคแฟกเตอร์อินทรีย์คือโมเลกุลที่ไม่มีโปรตีนและมีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ ซึ่งจำเป็นต่อการทำงานของเอนไซม์ เมื่อโคแฟกเตอร์ดังกล่าวจับแน่นหรือจับด้วยพันธะโควาเลนต์กับเอนไซม์และยังคงยึดติดอยู่ตลอดวงจรการเร่งปฏิกิริยา จะเรียกว่าหมู่พรอสทีติก ซึ่งแตกต่างจากโคเอนไซม์ที่สามารถแยกตัวออกได้ซึ่งทำหน้าที่คล้ายโคซับสเตรต

Scope

หัวข้อนี้จะแยกความแตกต่างระหว่างโคเอนไซม์ที่สามารถแยกตัวออกได้กับหมู่พรอสทีติกที่จับแน่น และสำรวจหมู่พรอสทีติกอินทรีย์หลักๆ ได้แก่ ฮีมและเตตระไพร์โรลอื่นๆ, ฟลาวินที่จับอยู่, กรดไลโปอิก, และไบโอตินที่จับด้วยพันธะโควาเลนต์ พร้อมทั้งเคมีที่พวกมันมีส่วนร่วม นี่คือภาพรวมอ้างอิงของชีวเคมีโคแฟกเตอร์อินทรีย์ ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก

Core questions

อะไรคือสิ่งที่แยกความแตกต่างระหว่างหมู่พรอสทีติกกับโคเอนไซม์ที่สามารถแยกตัวออกได้?
หมู่ฮีมช่วยให้เกิดการจับออกซิเจนและการเร่งปฏิกิริยารีดอกซ์ได้อย่างไร?
โคแฟกเตอร์ที่จับด้วยพันธะโควาเลนต์ เช่น ไลโปอิล หรือ ไบโอตินิล เคลื่อนย้ายสารมัธยันต์ภายในคอมเพล็กซ์ของเอนไซม์ได้อย่างไร?
เหตุใดเอนไซม์ฟลาโวเอนไซม์บางชนิดจึงจับฟลาวินของพวกมันด้วยพันธะโควาเลนต์?

Key concepts

โคเอนไซม์ที่แยกตัวออกได้เทียบกับหมู่พรอสทีติกที่จับอยู่
ฮีมและโคแฟกเตอร์เตตระไพร์โรลอื่นๆ
ฟลาวินที่จับด้วยพันธะโควาเลนต์ (FAD/FMN)
กรดไลโปอิกในฐานะแขนแกว่ง
ไบโอตินที่จับด้วยพันธะโควาเลนต์ในคาร์บอกซิเลส
การนำส่งสารตั้งต้นภายในคอมเพล็กซ์เอนไซม์หลายชนิด

Mechanisms

หมู่พรอสทีติกจะอยู่กับเอนไซม์และมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีที่เฉพาะเจาะจง หมู่ฮีม ซึ่งเป็นเหล็ก-พอร์ไฟริน จะจับและกระตุ้นออกซิเจน และสนับสนุนการถ่ายโอนอิเล็กตรอนและการเติมออกซิเจน ซึ่งเป็นเคมีเบื้องหลังฮีโมโปรตีนและเอนไซม์ฮีม (Poulos, 2014) หมู่พรอสทีติกฟลาวิน (FAD และ FMN) ซึ่งบางครั้งจับด้วยพันธะโควาเลนต์ ทำให้ฟลาโวโปรตีนมีความสามารถในการรีดอกซ์แบบหนึ่งและสองอิเล็กตรอนที่เป็นลักษณะเฉพาะ (Macheroux et al., 2011) กรดไลโปอิก ซึ่งเชื่อมโยงด้วยพันธะโควาเลนต์กับหมู่ไลซีน ทำหน้าที่เป็น 'แขนแกว่ง' ที่ยาว ซึ่งนำสารมัธยันต์ของปฏิกิริยาระหว่างตำแหน่งเร่งปฏิกิริยาของคอมเพล็กซ์ 2-ออกโซแอซิดดีไฮโดรจีเนส (Reed, 2001; Solmonson & DeBerardinis, 2018) ไบโอตินที่จับด้วยพันธะโควาเลนต์มีบทบาทเป็นตัวพาเคลื่อนที่ที่คล้ายกันในคาร์บอกซิเลส การที่เอนไซม์ยึดโคแฟกเตอร์ไว้ ทำให้เอนไซม์สามารถจัดตำแหน่งและนำสารมัธยันต์ที่ทำปฏิกิริยาได้ แทนที่จะปล่อยพวกมัน ซึ่งเสริมภาพรวมที่กว้างขึ้นว่าโคแฟกเตอร์ที่จับอยู่และตำแหน่งโลหะปรับแต่งการเร่งปฏิกิริยาได้อย่างไร (Holm et al., 1996; Nelson & Cox, 2021)

Clinical relevance

ฮีมและหมู่พรอสทีติกที่เกี่ยวข้องเป็นพื้นฐานของการขนส่งออกซิเจน การหายใจ และเมแทบอลิซึมของสารแปลกปลอม ในขณะที่ตัวพาที่จับด้วยพันธะโควาเลนต์ เช่น กรดไลโปอิก มีความสำคัญต่อการดีคาร์บอกซิเลชันแบบออกซิเดทีฟในเมแทบอลิซึมของพลังงาน ดังนั้นชีวเคมีนี้จึงให้ข้อมูลเกี่ยวกับเมแทบอลิซึมและเภสัชวิทยา เนื้อหานี้อธิบายกลไกและไม่ได้เป็นพื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

History

ความแตกต่างระหว่างโคเอนไซม์ที่แยกตัวออกได้อย่างอิสระและหมู่พรอสทีติกที่ยึดติดแน่นได้ถูกกำหนดขึ้นตั้งแต่ช่วงแรกๆ ของเอนไซม์วิทยา และได้รับการปรับปรุงให้สมบูรณ์เมื่อโครงสร้างของฮีโมโปรตีน ฟลาโวโปรตีน และคอมเพล็กซ์ 2-ออกโซแอซิดดีไฮโดรจีเนสขนาดใหญ่ได้รับการแก้ไข งานที่ติดตามกรดไลโปอิกไปยังคอมเพล็กซ์ดีไฮโดรจีเนสและการศึกษาโครงสร้างของเอนไซม์ฮีมแสดงให้เห็นว่าโคแฟกเตอร์ที่ยึดติดช่วยให้เกิดการเร่งปฏิกิริยาแบบหลายขั้นตอนได้อย่างไร (Reed, 2001; Poulos, 2014; Macheroux et al., 2011)

Seminal works

poulos-2014
reed-2001
macheroux-2011
holm-1996

Frequently asked questions

โคเอนไซม์กับหมู่พรอสทีติกแตกต่างกันอย่างไร?: ทั้งสองเป็นโคแฟกเตอร์อินทรีย์ แต่โคเอนไซม์จะแยกตัวออกและถูกสร้างขึ้นใหม่เหมือนโคซับสเตรต ในขณะที่หมู่พรอสทีติกจะจับแน่นหรือจับด้วยพันธะโควาเลนต์กับเอนไซม์ตลอดวงจรการเร่งปฏิกิริยา
เหตุใดกรดไลโปอิกจึงถูกเรียกว่าแขนแกว่ง?: มันถูกยึดติดกับเอนไซม์ด้วยพันธะที่ยืดหยุ่น ทำให้สามารถแกว่งไปมาระหว่างตำแหน่งเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกันของคอมเพล็กซ์เอนไซม์หลายชนิดได้ โดยนำสารมัธยันต์ของปฏิกิริยาจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งโดยไม่ปล่อยพวกมัน