Coenzyme và Cofactor
Coenzyme và cofactor là những chất hỗ trợ không phải protein mà nhiều enzyme cần để xúc tác phản ứng. Chúng cung cấp các tính chất hóa học mà các chuỗi bên amino acid đơn thuần không thể cung cấp: chuyển electron, mang các nhóm chức, hoặc định vị một ion kim loại phản ứng tại vị trí hoạt động. Lĩnh vực này nhóm các loại chính của các phân tử hỗ trợ này và các enzyme phụ thuộc vào chúng.
Definition
Cofactor là một thành phần hóa học không phải protein cần thiết cho hoạt động của enzyme; các cofactor hữu cơ được gọi là coenzyme, một cofactor liên kết chặt chẽ hoặc cộng hóa trị là một nhóm giả (prosthetic group), và protein không hoạt động xúc tác thiếu cofactor của nó là một apoenzyme, trở thành một holoenzyme hoạt động khi cofactor được gắn vào.
Scope
Lĩnh vực này khảo sát các coenzyme hữu cơ (bao gồm các chất mang oxy hóa khử như NAD+ và FAD và nhiều coenzyme có nguồn gốc từ vitamin), các cofactor ion kim loại vô cơ, các enzyme phụ thuộc kim loại sử dụng chúng, và loại rộng hơn là các cofactor hữu cơ liên kết chặt chẽ và các nhóm giả. Nó được tổ chức như một tổng quan tham khảo về hóa sinh cofactor enzyme, không phải là hướng dẫn lâm sàng.
Sub-topics
Core questions
- Các cofactor bổ sung những tính chất hóa học nào mà các chuỗi bên protein không thể cung cấp?
- Coenzyme được phân biệt với các nhóm giả và các cofactor ion kim loại như thế nào?
- Những vitamin nào đóng vai trò là tiền chất của coenzyme, và điều này liên kết dinh dưỡng với chức năng enzyme như thế nào?
- Các enzyme thu nhận và phân biệt giữa các ion kim loại như thế nào?
Key concepts
- Apoenzyme, holoenzyme và sự gắn kết cofactor
- Coenzyme so với nhóm giả
- Đồng cơ chất (có thể phân ly) so với các cofactor liên kết chặt chẽ
- Các coenzyme oxy hóa khử như chất mang electron
- Các coenzyme chuyển nhóm
- Các coenzyme có nguồn gốc từ vitamin
- Các cofactor ion kim loại và metalloenzyme
- Tái tạo và luân chuyển cofactor
Mechanisms
Các cofactor mở rộng khả năng xúc tác của protein. Các coenzyme oxy hóa khử như NAD+ và FAD vận chuyển electron và hydride giữa các cơ chất và các con đường hô hấp hoặc sinh tổng hợp, luân chuyển giữa các dạng oxy hóa và khử (Verdin, 2015; Holm et al., 1996). Các coenzyme chuyển nhóm, nhiều loại có nguồn gốc từ vitamin tan trong nước, mang các nhóm hóa học: ví dụ, pyridoxal 5'-phosphate tạo thành một bazơ Schiff giúp huy động các phản ứng hóa học của amino acid (Eliot & Kirsch, 2004). Các ion kim loại hoạt động như các axit Lewis, trung tâm oxy hóa khử, hoặc các neo cấu trúc. Một coenzyme có thể phân ly hoạt động như một đồng cơ chất được tiêu thụ và tái tạo, trong khi một nhóm giả vẫn liên kết trong suốt chu trình xúc tác. Apoenzyme không hoạt động cho đến khi nó liên kết với cofactor của mình để tạo thành holoenzyme chức năng (Nelson & Cox, 2021).
Clinical relevance
Bởi vì nhiều coenzyme có nguồn gốc từ vitamin và kim loại vi lượng, hóa sinh cofactor là nền tảng cho mối liên hệ giữa tình trạng vi chất dinh dưỡng và chức năng enzyme được mô tả trong dinh dưỡng và chuyển hóa. Các chủ đề ở đây giải thích cách các cofactor cho phép xúc tác ở cấp độ cơ chế; chúng mô tả hóa sinh và không phải là cơ sở để chẩn đoán, định liều hoặc điều trị cá nhân.
History
Khái niệm cofactor phát triển từ công trình đầu thế kỷ XX cho thấy rằng các 'đồng lên men' có thể thẩm tách, bền nhiệt là cần thiết bên cạnh các protein enzyme, và một số trong số này được tìm thấy trong các vitamin mới được phát hiện. Các nghiên cứu cấu trúc và cơ chế trong suốt cuối thế kỷ XX sau đó đã định nghĩa cách các coenzyme oxy hóa khử, coenzyme có nguồn gốc từ vitamin và các vị trí kim loại hoạt động, như được tổng hợp trong các đánh giá về các vị trí kim loại sinh học và về pyridoxal-phosphate và các coenzyme liên quan (Holm et al., 1996; Eliot & Kirsch, 2004).
Related topics
Seminal works
- holm-1996
- eliot-2004
- verdin-2015
Frequently asked questions
- Sự khác biệt giữa coenzyme và cofactor là gì?
- Cofactor là thuật ngữ chung cho bất kỳ thành phần không phải protein nào mà enzyme cần; coenzyme đề cập cụ thể đến các cofactor hữu cơ (như NAD+ hoặc coenzyme A), trong khi các ion kim loại là các cofactor vô cơ.
- Nhóm giả là gì?
- Nhóm giả là một cofactor liên kết chặt chẽ hoặc cộng hóa trị với enzyme và duy trì gắn kết trong suốt chu trình xúc tác, trái ngược với một coenzyme có thể phân ly, đến và đi như một đồng cơ chất.