Vad är en enzymkofaktor?

av Dr. Maho Yokoyama, Ph.D.Recenserad av Hannah Simmons, M.Sc.

För att få livets reaktioner att gå snabbare

I levande organismer sker många kemiska reaktioner. Dessa reaktioner har många olika funktioner, bland annat att bryta ner den mat vi äter och få energi från den nedbrutna maten. För att underlätta detta finns det en grupp proteiner som kallas enzymer.

Enzymer påskyndar (eller katalyserar) dessa kemiska reaktioner och arbetar med endast ett substrat för att katalysera en reaktion. Många enzymer samlas för att bilda vägar som leder till en mängd olika funktioner, till exempel muskelkontraktion.

Enzymfunktion. Image Credit: Designua /

Anslutningsfaktorer

Vissa enzymer kräver tillägg av en annan icke-proteinmolekyl för att fungera som enzym. Dessa är kända som kofaktorer, och utan dessa förblir enzymerna inom de inaktiva ”apoenzym”-formerna. När kofaktorn tillsätts blir enzymet det aktiva ”holoenzymet”.

Kofaktorer kan antingen vara joner, t.ex. zink- och järnjoner, eller organiska molekyler, t.ex. vitaminer eller vitaminavledda molekyler. Många av dessa kofaktorer kommer att fästa nära substratbindningsstället för att underlätta substratets bindning till enzymet. Kofaktorer kan klassificeras som ”protetiska grupper” eller ”koenzymer” beroende på hur hårt de är bundna till enzymet. Koenzymer binds lösare till enzymet och modifieras därför under den enzymatiska reaktionen, medan protetiska grupper är hårdare bundna till enzymet och inte modifieras.

Prostetiska grupper

Dessa kan vara joner, t.ex. Zn2+ joner som används i dehydrogenasenzymer eller Fe2+ joner som används i alkaliska fosfataser. Molekyler som tryptofantryptofylkinon (TTQ) fungerar som en prostetisk grupp i reaktioner som katalyseras av metylamindehydrogenas. En annan molekyl, flavinadenindinukleotid (FAD), kan återskapas under den enzymatiska reaktionen och kan därför betraktas som en protetisk grupp eftersom dess totala koncentration inte förändras.

Överföring av molekyler med hjälp av koenzymer

Vissa koenzymer överför en molekyl under den enzymatiska reaktionen. Koenzym A överför till exempel acylgrupper. Tiaminpyrofosfat är ett annat koenzym som överför aldehyder. Pyridoxalfosfat överför aminogrupper, biotin överför koldioxid (CO2) och karbamidkoenzymer överför alkylgrupper. Andra koenzymer, t.ex. nikotinadenindinukleotid (NAD), koenzym Q och FAD överför elektroner eller väteatomer.

Från vitaminer till kofaktorer

Vitaminbaserade kofaktorer är viktiga för processer som synen, blodkoagulation och hormonproduktion.

• Retinal, aldehydversionen av vitamin A, är kofaktorer för opsins som finns i ögat. Opsiner är apoproteiner som ansvarar för synen; rhodopsin behövs för synen i svagt ljus och jodopsin behövs för synen i starkt ljus och färgseende.
• Thiaminpyrofosfat, som nämns ovan, är ett koenzym som härrör från tiamin, eller vitamin B1. Tiaminpyrofosfat är en kofaktor i enzymer som katalyserar oxidativ dekarboxylering och transketolasreaktioner.
• Riboflavin, eller vitamin B2, är en prekursor inte bara för FAD utan även för flavinmononukleotid (FMN). Som nämnts ovan överför FAD elektroner, och detta gäller även för FMN. Dessa koenzymer bär också väteatomer för oxidationsreaktioner i citronsyracykeln och elektrontransportkedjan.
• Vitamin B6 ger upphov till koenzymerna pyridoxalfosfat och pyridoxaminfosfat. Så många som 120 enzymer kräver en av dessa koenzymer som kofaktorer; dessa inkluderar decarboxylaser, dehydrataser, desulfydfraser, racemaser, synteser och transaminaser. Pyridoxalfosfat och pyridoxaminfosfat är också inblandade i nedbrytningen av aminosyror, proteinernas byggstenar.
• Vitamin B12, eller kobalamin, modifieras till koenzymerna metylkobalamin och deoxyadenosylkobalamin. Dessa koenzymer behövs i de enzymer som omvandlar homocystein till metionin, en aminosyra, och i oxidationen av aminosyror och fettsyror. Dessutom hjälper dessa koenzymer till att avlägsna en metylgrupp från metylfolat, vilket behövs för att återskapa tetrahydrofolat, ett annat koenzym.
• Askorbinsyra, eller vitamin C, används som en kofaktor i hydroxylaser. Ett hydroxylas som behöver C-vitamin är det enzym som katalyserar hydroxyleringen av prolin och lysin, två aminosyror. Detta skapar korslänkar i kollagenet, vilket gör dess struktur stabil. Bildandet av gallsyror från kolesterol kräver också närvaro av vitamin C som kofaktor.
• Gammakarboxylaser kan kräva vitamin K som kofaktor. Detta överför CO2 och lämnar en karboxylsyregrupp som kan binda kalcium. Gammakarboxylaser katalyserar bildandet av osteokalcin, som är ett protein som är ansvarigt för benremodellering, samt bildandet av protrombin, som behövs för att blodet ska koagulera.

Fortsatt läsning

• Allt enzyminnehåll
• Enzymmekanismer
• Enzymmekanismer
• Enzymkinetik
• Acetolaktatsyntasets struktur, funktion och läkemedelsutveckling
• Vad är det hepatiska mikrosomala enzymsystemet?

Skrivet av

Dr Maho Yokoyama

Dr Maho Yokoyama är forskare och vetenskapsskribent. Hon fick sin doktorsexamen från University of Bath, Storbritannien, efter en avhandling inom mikrobiologi, där hon tillämpade funktionell genomik på Staphylococcus aureus . Under sina doktorandstudier samarbetade Maho med andra akademiker om flera artiklar och publicerade även en del av sitt eget arbete i vetenskapliga tidskrifter med expertgranskning. Hon presenterade också sitt arbete vid akademiska konferenser runt om i världen.

Citat

.