辅酶和辅因子
辅酶和辅因子是许多酶催化反应所需的非蛋白质辅助物质。它们提供单独的氨基酸侧链无法提供的化学功能：转移电子、携带功能基团或在活性位点定位反应性金属离子。本领域将这些辅助分子及其所依赖的酶的主要类别进行分组。
Definition
辅因子是酶活性所需的非蛋白质化学成分；有机辅因子被称为辅酶，紧密或共价结合的辅因子是辅基，缺乏辅因子且无催化活性的蛋白质是脱辅酶，一旦辅因子结合，它就成为有活性的全酶。
Scope
本领域涵盖有机辅酶（包括NAD+和FAD等氧化还原载体以及许多维生素衍生的辅酶）、无机金属离子辅因子、使用它们的金属依赖性酶，以及紧密结合的有机辅因子和辅基的更广泛类别。它旨在作为酶辅因子生物化学的参考概述，而非临床指导。
Sub-topics
Core questions
- 辅因子增加了哪些蛋白质侧链无法提供的化学功能？
- 辅酶与辅基以及金属离子辅因子有何区别？
- 哪些维生素是辅酶的前体，这如何将营养与酶功能联系起来？
- 酶如何获取和区分金属离子？
Key concepts
- 脱辅酶、全酶和辅因子结合
- 辅酶与辅基
- 共底物（可解离）与紧密结合的辅因子
- 作为电子载体的氧化还原辅酶
- 基团转移辅酶
- 维生素衍生的辅酶
- 金属离子辅因子和金属酶
- 辅因子再生和周转
Mechanisms
辅因子扩展了蛋白质的催化能力。氧化还原辅酶，如NAD+和FAD，在底物与呼吸或生物合成途径之间穿梭电子和氢化物，在氧化和还原形式之间循环（Verdin, 2015; Holm et al., 1996）。基团转移辅酶，许多来源于水溶性维生素，携带化学基团：例如，磷酸吡哆醛形成希夫碱，从而活化氨基酸的化学反应（Eliot & Kirsch, 2004）。金属离子充当路易斯酸、氧化还原中心或结构锚定点。可解离的辅酶表现得像一种被消耗和再生的共底物，而辅基在整个催化循环中保持结合。脱辅酶在结合其辅因子形成功能性全酶之前是无活性的（Nelson & Cox, 2021）。
Clinical relevance
由于许多辅酶来源于维生素和微量金属，辅因子生物化学是微量营养素状态与酶功能之间联系的基础，这在营养学和代谢学中有所描述。此处的主题解释了辅因子如何在机制层面实现催化；它们描述的是生物化学，而不是个体诊断、剂量或治疗的基础。
History
辅因子概念源于20世纪早期，当时的研究表明，可透析、热稳定的“共发酵物”与酶蛋白一起是必需的，其中一些与新发现的维生素有关。20世纪后期通过结构和机制研究，明确了氧化还原辅酶、维生素衍生的辅酶和金属位点如何发挥作用，这在生物金属位点以及磷酸吡哆醛和相关辅酶的综述中得到了综合（Holm et al., 1996; Eliot & Kirsch, 2004）。
Related topics
Seminal works
- holm-1996
- eliot-2004
- verdin-2015
Frequently asked questions
- 辅酶和辅因子有什么区别？
- 辅因子是酶所需的任何非蛋白质成分的通用术语；辅酶特指有机辅因子（如NAD+或辅酶A），而金属离子是无机辅因子。
- 什么是辅基？
- 辅基是与酶紧密或共价结合的辅因子，在整个催化循环中保持附着，这与像共底物一样来去的可解离辅酶形成对比。