Koenzimler ve Kofaktörler
Koenzimler ve kofaktörler, birçok enzimin reaksiyonları katalize etmek için ihtiyaç duyduğu protein olmayan yardımcı moleküllerdir. Yalnızca amino asit yan zincirlerinin sağlayamayacağı kimyasal işlevleri temin etmektedirler: elektron transferi, fonksiyonel grupların taşınması veya aktif bölgede reaktif bir metal iyonunun konumlandırılması gibi. Bu alan, söz konusu yardımcı moleküllerin ve onlara bağımlı enzimlerin başlıca sınıflarını gruplandırmaktadır.
Tanım
Bir kofaktör, bir enzimin aktivitesi için gerekli olan protein olmayan kimyasal bir bileşendir; organik kofaktörler koenzim olarak adlandırılmaktadır, sıkıca veya kovalent olarak bağlı bir kofaktör prostetik grup olarak tanımlanmaktadır ve kofaktöründen yoksun, katalitik olarak inaktif protein bir apoenzim olup, kofaktör bağlandığında aktif bir holoenzime dönüşmektedir.
Kapsam
Bu alan, organik koenzimleri (NAD+ ve FAD gibi redoks taşıyıcıları ve birçok vitamin türevi koenzim dahil), inorganik metal iyonu kofaktörlerini, bunları kullanan metal bağımlı enzimleri ve sıkıca bağlı organik kofaktörler ile prostetik grupların daha geniş kategorisini incelemektedir. Bu metin, enzim kofaktör biyokimyasına dair bir referans genel bakışı olarak düzenlenmiş olup, klinik bir rehberlik olarak sunulmamaktadır.
Alt konular
Temel sorular
- Kofaktörler, protein yan zincirlerinin sağlayamadığı hangi kimyasal işlevleri eklemektedir?
- Koenzimler, prostetik gruplardan ve metal iyonu kofaktörlerinden nasıl ayırt edilmektedir?
- Hangi vitaminler koenzimlerin öncüsü olarak işlev görmektedir ve bu durum beslenmeyi enzim fonksiyonuna nasıl bağlamaktadır?
- Enzimler metal iyonlarını nasıl edinmekte ve aralarında ayrım yapmaktadır?
Anahtar kavramlar
- Apoenzim, holoenzim ve kofaktör bağlanması
- Koenzim ve prostetik grup karşılaştırması
- Ko-substrat (ayrışabilir) ve sıkıca bağlı kofaktörler karşılaştırması
- Elektron taşıyıcıları olarak redoks koenzimleri
- Grup transfer koenzimleri
- Vitamin türevi koenzimler
- Metal iyonu kofaktörleri ve metalloenzimler
- Kofaktör rejenerasyonu ve dönüşümü
Mekanizmalar
Kofaktörler, proteinlerin katalitik repertuvarını genişletmektedir. NAD+ ve FAD gibi redoks koenzimleri, substratlar ile solunum veya biyosentetik yollar arasında elektron ve hidrür taşımakta, oksitlenmiş ve indirgenmiş formlar arasında döngü yapmaktadır (Verdin, 2015; Holm ve diğerleri, 1996). Birçoğu suda çözünen vitaminlerden türeyen grup transfer koenzimleri, kimyasal grupları taşımaktadır: örneğin, piridoksal 5'-fosfat, amino asit kimyasını harekete geçiren bir Schiff bazı oluşturmaktadır (Eliot & Kirsch, 2004). Metal iyonları, Lewis asitleri, redoks merkezleri veya yapısal bağlayıcılar olarak işlev görmektedir. Ayrışabilir bir koenzim, tüketilen ve yeniden üretilen bir ko-substrat gibi davranırken, bir prostetik grup katalitik döngü boyunca bağlı kalmaktadır. Apoenzim, işlevsel holoenzimi oluşturmak üzere kofaktörünü bağlayana kadar inaktiftir (Nelson & Cox, 2021).
Klinik önem
Birçok koenzim vitaminlerden ve eser metallerden türediği için, kofaktör biyokimyası, beslenme ve metabolizmada tanımlanan mikro besin durumu ile enzim fonksiyonu arasındaki bağlantının temelini oluşturmaktadır. Buradaki konular, kofaktörlerin katalizi mekanistik düzeyde nasıl sağladığını açıklamakta; biyokimyayı tanımlamakta olup, bireysel tanı, dozaj veya tedavi için bir temel oluşturmamaktadır.
Tarihçe
Kofaktör kavramı, yirminci yüzyılın başlarındaki, diyaliz edilebilir, ısıya dayanıklı 'ko-fermentlerin' enzim proteinlerinin yanı sıra gerekli olduğunu ve bunların birkaçının yeni keşfedilen vitaminlerle ilişkili olduğunu gösteren çalışmalardan ortaya çıkmıştır. Yirminci yüzyılın sonlarındaki yapısal ve mekanistik çalışmalar ise redoks koenzimlerinin, vitamin türevi koenzimlerin ve metal bölgelerinin nasıl işlediğini, biyolojik metal bölgeleri ile piridoksal-fosfat ve ilgili koenzimler üzerine yapılan derlemelerde (Holm ve diğerleri, 1996; Eliot & Kirsch, 2004) sentezlendiği gibi tanımlamıştır.
İlgili konular
Temel eserler
- holm-1996
- eliot-2004
- verdin-2015
Sıkça sorulan sorular
- Koenzim ile kofaktör arasındaki fark nedir?
- Kofaktör, bir enzimin ihtiyaç duyduğu protein olmayan herhangi bir bileşen için kullanılan genel terimdir; koenzim ise özellikle organik kofaktörleri (NAD+ veya koenzim A gibi) ifade ederken, metal iyonları inorganik kofaktörlerdir.
- Prostetik grup nedir?
- Prostetik grup, enzime sıkıca veya kovalent olarak bağlı olan ve katalitik döngü boyunca bağlı kalan bir kofaktördür; ayrışabilir bir ko-substrat gibi gelip giden ayrışabilir bir koenzimin aksine.