HOLOENZÝM: VLASTNOSTI, FUNKCIE A PRÍKLADY - BIOLÓGIE

Holoenzým je enzým, ktorý sa skladá z časti proteínu nazýva apoenzym kombinácii s molekulou non-proteín nazvaný kofaktorom. Ani apoenzým, ani kofaktor nie sú aktívne, keď sú samostatne; to znamená, že aby mohli fungovať, musia byť spojené.

Holoenzýmy sú teda kombinovanými enzýmami, a preto sú katalyticky aktívne. Enzýmy sú typom biomolekúl, ktorých funkciou je v zásade zvyšovať rýchlosť bunkových reakcií. Niektoré enzýmy potrebujú pomoc iných molekúl, nazývaných kofaktory.

Apoenzým + kofaktor = holoenzým

Kofaktory dopĺňajú apoenzýmy a tvoria aktívny holoenzým, ktorý vykonáva katalýzu. Tieto enzýmy, ktoré vyžadujú konkrétny kofaktor, sú známe ako konjugované enzýmy. Tieto majú dve hlavné zložky: kofaktor, ktorým môže byť ión kovu (anorganický) alebo organická molekula; apoenzým, proteínová časť.

vlastnosti

Tvoria apoenzýmy a kofaktory

Apoenzýmy sú proteínovou časťou komplexu a kofaktormi môžu byť ióny alebo organické molekuly.

Pripúšťajú rôzne kofaktory

Existuje niekoľko typov kofaktorov, ktoré pomáhajú vytvárať holoenzýmy. Niektoré príklady sú bežné koenzýmy a vitamíny, napríklad: vitamín B, FAD, NAD +, vitamín C a koenzým A.

Niektoré kofaktory s kovovými iónmi, napríklad meď, železo, zinok, vápnik a horčík. Ďalšou triedou kofaktorov sú tzv. Protetické skupiny.

Dočasná alebo trvalá únia

Kofaktory sa môžu viazať na apoenzýmy s rôznou intenzitou. V niektorých prípadoch je únia slabá a dočasná, zatiaľ čo v iných prípadoch je únia taká silná, že je stála.

V prípadoch, keď je väzba dočasná, keď je kofaktor odstránený z holoenzýmu, zmení sa späť na apoenzým a prestane byť aktívny.

funkcie

Holoenzým je enzým pripravený na vykonávanie svojej katalytickej funkcie; to znamená urýchliť určité chemické reakcie, ktoré vznikajú v rôznych oblastiach.

Funkcie sa môžu líšiť v závislosti od špecifického pôsobenia holoenzýmu. Medzi najdôležitejšie patrí DNA polymeráza, ktorej funkciou je zabezpečiť, aby sa kopírovanie DNA robilo správne.

Príklady bežných holoenzýmov

RNA polymeráza

RNA polymeráza je holoenzým, ktorý katalyzuje reakciu syntézy RNA. Tento holoenzým je potrebný na vytvorenie RNA vlákien z vlákien templátu DNA, ktoré počas transkripčného procesu fungujú ako templáty.

Jeho funkciou je pridávať ribonukleotidy na 3 konci rastúcej molekuly RNA. V prokaryotoch potrebuje apoenzým RNA polymerázy kofaktor nazývaný sigma 70.

DNA polymeráza

DNA polymeráza je tiež holoenzým, ktorý katalyzuje polymerizačnú reakciu DNA. Tento enzým plní veľmi dôležitú funkciu pre bunky, pretože je zodpovedný za replikáciu genetickej informácie.

DNA polymeráza potrebuje na plnenie svojej funkcie kladne nabitý ión, obvykle horčík.

Existuje niekoľko typov DNA polymerázy: DNA polymeráza III je holoenzým, ktorý má dva jadrové enzýmy (Pol III), z ktorých každý pozostáva z troch podjednotiek (a, ɛ a θ), posuvnej svorky, ktorá má dve beta podjednotky a komplexu fixácia náboja, ktorá má viac podjednotiek (δ, τ, γ, ψ a χ).

Karbonová anhydráza

Karbonová anhydráza, tiež nazývaná uhličitan dehydratáza, patrí do rodiny holoenzýmov, ktoré katalyzujú rýchlu premenu oxidu uhličitého (CO2) a vody (H20) na hydrogenuhličitan (H2CO3) a protóny (H +).

Enzým vyžaduje zinkový ión (Zn + 2) ako kofaktor, aby mohol vykonávať svoju funkciu. Reakcia katalyzovaná karboanhydrázou je reverzibilná, a preto je jej aktivita považovaná za dôležitú, pretože pomáha udržiavať acidobázickú rovnováhu medzi krvou a tkanivami.

hemoglobín

Hemoglobín je veľmi dôležitý holoenzým na prepravu plynov v živočíšnych tkanivách. Tento proteín prítomný v červených krvinkách obsahuje železo (Fe + 2) a jeho funkciou je transport kyslíka z pľúc do iných častí tela.

Molekulárna štruktúra hemoglobínu je tetramér, čo znamená, že sa skladá zo 4 polypeptidových reťazcov alebo podjednotiek.

Každá podjednotka tohto holoenzýmu obsahuje hemu skupinu a každá skupina hemu obsahuje atóm železa, ktorý sa môže viazať na molekuly kyslíka. Hemová skupina hemoglobínu je jeho protetická skupina, ktorá je nevyhnutná pre svoju katalytickú funkciu.

Cytochróm oxidáza

Cytochróm oxidáza je enzým, ktorý sa podieľa na procesoch výroby energie, ktoré sa vykonávajú v mitochondriách takmer všetkých živých bytostí.

Je to komplexný holoenzým, ktorý vyžaduje spoluprácu určitých kofaktorov, iónov železa a medi, aby sa katalyzovala reakcia prenosu elektrónov a výroby ATP.

Pyruvátkináza

Pyruvátkináza je ďalším dôležitým holoenzýmom pre všetky bunky, pretože sa podieľa na jednej z univerzálnych metabolických dráh: glykolýze.

Jeho funkciou je katalyzovať prenos fosfátovej skupiny z molekuly nazývanej fosfoenolpyruvát na inú molekulu nazývanú adenozín difosfát, za vzniku ATP a pyruvátu.

Apoenzým vyžaduje katióny draslíka (K`) a horčíka (Mg + 2) ako kofaktorov na vytvorenie funkčného holoenzýmu.

Pyruvátkarboxyláza

Ďalším dôležitým príkladom je pyruvátkarboxyláza, holoenzým, ktorý katalyzuje prenos karboxylovej skupiny na molekulu pyruvátu. Pyruvát sa teda premieňa na oxaloacetát, dôležitý medziprodukt v metabolizme.

Aby bola funkčne aktívna, vyžaduje apoenzým pyruvátkarboxyláza kofaktor nazývaný biotín.

Acetyl CoA karboxyláza

Acetyl-CoA karboxyláza je holoenzým, ktorého kofaktorom, ako naznačuje jeho názov, je koenzým A.

Keď sú apoenzým a koenzým A spojené, holoenzým je katalyticky aktívny, aby vykonával svoju funkciu: preneste karboxylovú skupinu na acetyl-CoA, aby sa premenila na malonylový koenzým A (malonyl-CoA).

Acetyl-CoA vykonáva dôležité funkcie tak v živočíšnych bunkách, ako aj v rastlinných bunkách.

Monoaminoxidáza

Je to dôležitý holoenzým v ľudskom nervovom systéme, jeho funkciou je podporovať degradáciu niektorých neurotransmiterov.

Aby bola monoaminooxidáza katalyticky aktívna, musí sa kovalentne viazať na svoj kofaktor, flavinadenín dinukleotid (FAD).

Laktát dehydrogenáza

Laktát dehydrogenáza je dôležitým holoenzýmom pre všetky živé bytosti, najmä v tkanivách, ktoré spotrebúvajú veľa energie, napríklad srdce, mozog, pečeň, kostrové svaly, pľúca.

Tento enzým vyžaduje prítomnosť svojho kofaktora, nikotínamid adenín dinukleotidu (NAD), aby sa katalyzovala konverzia reakcie pyruvátu na laktát.

kataláza

Kataláza je dôležitým holoenzýmom v prevencii bunkovej toxicity. Jeho funkciou je rozkladať peroxid vodíka, produkt bunkového metabolizmu, na kyslík a vodu.

Apoenzým katalázy vyžaduje, aby sa aktivovali dva kofaktory: mangánový ión a protetická skupina HEMO, podobná hemoglobínu.

Referencie

Agrawal, A., Gandhe, M., Gupta, D., & Reddy, M. (2016). Predbežná štúdia sérových laktátdehydrogenázových (LDH) -rogénnych biomarkerov pri karcinóme prsníka. Journal of Clinical and Diagnostic Research, 6–8.
Athappilly, FK, a Hendrickson, WA (1995). Štruktúra biotinylovej domény acetyl-koenzýmu Karboxyláza stanovená fázovaním MAD. Štruktúra, 3 (12), 1407 - 1419.
Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biochemistry (8. vydanie). WH Freeman and Company.
Butt, AA, Michaels, S. a Kissinger, P. (2002). Spojenie hladiny laktátdehydrogenázy v sére s vybranými oportúnnymi infekciami a progresiou HIV. International Journal of Infectious Diseases, 6 (3), 178 - 181.
Fegler, J. (1944). Funkcia karboanhydrázy v krvi. Nature, 137 - 38.
Gaweska, H. a Fitzpatrick, PF (2011). Štruktúry a mechanizmy rodiny monoaminooxidázy. Biomolecular Concepts, 2 (5), 365–377.
Gupta, V. a Bamezai, RNK (2010). Ľudská pyruvátkináza M2: Multifunkčný proteín. Protein Science, 19 (11), 2031 - 2044.
Jitrapakdee, S., St. Maurice, M., Rayment, I., Cleland, WW, Wallace, JC, a Attwood, PV (2008). Štruktúra, mechanizmus a regulácia pyruvátkarboxylázy. Biochemical Journal, 413 (3), 369-387.
Muirhead, H. (1990). Izoenzýmy pyruvátkinázy. Biochemical Society Transactions, 18, 193-196.
Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biológia (7. vydanie) Cengage Learning.
Supuran, CT (2016). Štruktúra a funkcia karboanhydráz. Biochemical Journal, 473 (14), 2023 - 2032.
Tipton, KF, Boyce, S., O'Sullivan, J., Davey, GP, a Healy, J. (2004). Monoaminoxidázy: istoty a neistoty. Current Medicinal Chemistry, 11 (15), 1965 - 1982.
Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Základy biochémie: Život na molekulárnej úrovni (5. vydanie). Wiley.
Xu, HN, Kadlececk, S., Profka, H., Glickson, JD, Rizi, R. & Li, LZ (2014). Je vyššia laktácia ukazovateľom metastatického rizika nádoru. Pilotná štúdia MRS s použitím hyperpolarizovaného13C-pyruvátu. Academic Radiology, 21 (2), 223-231.

HOLOENZÝM: VLASTNOSTI, FUNKCIE A PRÍKLADY - BIOLÓGIE - 2026