Hvad er en enzymkofaktor?

Af Dr. Maho Yokoyama, Ph.D.Reviewed by Hannah Simmons, M.Sc.

Making Life’s Reactions go Faster

I levende organismer finder der mange kemiske reaktioner sted. Disse reaktioner har mange forskellige funktioner, herunder at nedbryde den mad, vi spiser, og at få energi fra den nedbrudte mad. For at lette dette er der en gruppe af proteiner, der er kendt som enzymer.

Enzymer fremskynder (eller katalyserer) disse kemiske reaktioner, idet de arbejder med kun ét substrat for at katalysere én reaktion. Mange enzymer går sammen og danner veje, der fører til en række forskellige funktioner, f.eks. muskelsammentrækning.

Enzymernes funktion. Image Credit: Designua /

Supplerende faktorer

Nogle enzymer kræver tilføjelse af et andet ikke-proteinmolekyle for at fungere som enzym. Disse er kendt som cofaktorer, og uden disse forbliver enzymer i de inaktive “apoenzym”-former. Når kofaktoren er tilsat, bliver enzymet til det aktive “holoenzym”.

Kofaktorer kan enten være ioner, såsom zink- og jernioner, eller organiske molekyler, såsom vitaminer eller vitaminafledte molekyler. Mange af disse cofaktorer vil binde sig i nærheden af substratbindingsstedet for at lette bindingen af substratet til enzymet. Cofaktorer kan klassificeres som “prostetiske grupper” eller “coenzymer” afhængigt af, hvor tæt de er bundet til enzymet; coenzymer binder sig mere løst til enzymet og modificeres således under den enzymatiske reaktion, mens prostetiske grupper er mere tæt bundet til enzymet og ikke modificeres.

Prostetiske grupper

Disse kan være ioner, f.eks. Zn2+-ioner, der anvendes i dehydrogenaseenzymer, eller Fe2+-ioner, der anvendes i alkaliske fosfataser. Molekyler som tryptophan tryptophylquinon (TTQ) fungerer som en prostetisk gruppe i reaktioner, der katalyseres af methylamin-dehydrogenase. Et andet molekyle, flavin adenindinukleotid (FAD), kan genfremstilles under den enzymatiske reaktion og kan derfor betragtes som en protetisk gruppe, da dets samlede koncentration ikke ændres.

Overførsel af molekyler ved brug af coenzymer

Nogle coenzymer vil overføre et molekyle under den enzymatiske reaktion. For eksempel overfører coenzym A acylgrupper. Thiaminpyrofosfat er et andet coenzym, som overfører aldehyder. Pyridoxalphosphat overfører aminogrupper, biotin overfører kuldioxid (CO2), og carbamidcoenzymer overfører alkylgrupper. Andre coenzymer, som f.eks. nikotinadenindinukleotid (NAD), coenzym Q og FAD overfører elektroner eller hydrogenatomer.

Fra vitaminer til cofaktorer

Vitaminbaserede cofaktorer er vigtige for processer som synet, blodkoagulation og hormonproduktion.

• Retinal, aldehydudgaven af A-vitamin, er cofaktorer for opsins, som findes i øjet. Opsiner er apoproteiner, der er ansvarlige for synet; rhodopsin er nødvendigt for synet i svagt lys, og jodopsin er nødvendigt for synet i stærkt lys og farvesynet.
• Thiaminpyrofosfat, der er nævnt ovenfor, er et coenzym, der stammer fra thiamin, eller vitamin B1. Thiaminpyrofosfat er en cofaktor i enzymer, der katalyserer oxidativ dekarboxylering og transketolase-reaktioner.
• Riboflavin, eller vitamin B2, er ikke kun forløberen for FAD, men også for flavinmononukleotid (FMN). Som nævnt ovenfor overfører FAD elektroner, og dette er også tilfældet for FMN. Disse coenzymer bærer også hydrogenatomer til oxidationsreaktioner i citronsyrecyklusen og elektrontransportkæden.
• Vitamin B6 giver anledning til coenzymerne pyridoxalphosphat og pyridoxaminphosphat. Så mange som 120 enzymer kræver et af disse coenzymer som cofaktorer; disse omfatter decarboxylaser, dehydrataser, desulfydraser, racemaser, synthaser og transaminaser. Pyridoxalphosphat og pyridoxaminphosphat er også involveret i nedbrydningen af aminosyrer, som er byggestenene i proteiner.
• Vitamin B12, eller cobalamin, modificeres til at blive til coenzymerne methylcobalamin og deoxyadenosylcobalamin. Disse coenzymer er nødvendige i de enzymer, der omdanner homocystein til methionin, en aminosyre, og i oxidationen af aminosyrer og fedtsyrer. Desuden hjælper disse coenzymer med at fjerne en methylgruppe fra methylfolat, som er nødvendig for at regenerere tetrahydrofolat, et andet coenzym.
• Ascorbinsyre, eller C-vitamin, anvendes som cofaktor i hydroxylaser. En hydroxylase, der har brug for C-vitamin, er det enzym, der katalyserer hydroxyleringen af prolin og lysin, to aminosyrer. Dette skaber tværbindinger i kollagen, hvilket gør dets struktur stabil. Dannelse af galdesyrer fra kolesterol kræver også tilstedeværelse af C-vitamin som en cofaktor.
• Gamma-carboxylaser kan kræve K-vitamin som en cofaktor. Dette overfører CO2 og efterlader en carboxylsyregruppe, som er i stand til at binde calcium. Gamma-carboxylaser katalyserer dannelsen af osteocalcin, som er et protein, der er ansvarligt for knogleomdannelse, samt dannelsen af protrombin, som er nødvendigt for blodets størkning.

Videre læsning

• Alt enzymindhold
• Enzymmekanismer
• Enzymkinetik
• Acetolactat-syntase Struktur, funktion og lægemiddeludvikling
• Hvad er det hepatiske mikrosomale enzymsystem?

Skrevet af

Dr. Maho Yokoyama

Dr. Maho Yokoyama er forsker og videnskabsskribent. Hun fik sin ph.d. fra University of Bath, UK, efter en afhandling inden for mikrobiologi, hvor hun anvendte funktionel genomik på Staphylococcus aureus . I løbet af sine ph.d.-studier samarbejdede Maho med andre akademikere om flere artikler og offentliggjorde endda nogle af sine egne arbejder i videnskabelige tidsskrifter med peer-review. Hun præsenterede også sit arbejde på akademiske konferencer rundt om i verden.

Citationer