Enzimologie - Cofactori Enzimatici

COFACTORI ENZIMATICI

1. Caracteristici generale:

Multe enzime, la hidroliză, dau aminoacizi. Prin urmare, proprietăţile lor catalitice vor depinde numai de secvenţa resturilor de aminoacizi. Alte enzime conţin, pe lângă lanţul sau lanţurile polipeptidice, molecule mai mici care sunt indispensabile pentru activitatea catalitică. Aceste molecule mici, denumite şi cofactori, variază de la complexa structură a coenzimei B12 la simplitatea ionilor metalici.

Cofactorii se împart în trei mari grupe: coenzime, grupări prostetice şi ioni anorganici.

Caracteristicile principale ale coenzimelor şi grupărilor prostetice: În general, grupările prostetice sunt mai strâns legate de partea proteică a enzimei faţă de coenzimă. Deşi există această deosebire, modul de legare al acestor două tipuri de cofactori la apoenzimă este asemănătoare. Din această cauză, apartenenţa cofactorilor la grupa coenzimelor sau la cea a grupărilor prostetice se face pe baza mecanismului implicat în turnoverul repetitiv din sistemul funcţional.

Pentru turnoverul repetitiv al coenzimelor sunt necesare două substrate (pe lângă coenzimă) şi două enzime. Dacă sunt prezenţi numai o enzimă şi un singur substrat, coenzima va fi folosită doar pentru un singur ciclu.

În cele ce urmează considerăm enzima alcool dehidrogenaza (ADH), implicată în oxidarea etanolului la acetaldehidă:

CH3-CH2-OH + NAD+ ====== CH3-CHO + NADH + H +

Nicotinamidadenin dinucleotidul (NAD+) este o coenzimă importantă pentru oxidarea etanolului la acetaldehidă. În timpul procesului, NAD+ se reduce la NADH, dar forma redusă nu poate servi reacţiei prezentată mai sus, în sensul ei direct. Pentru ca sistemul să funcţioneze continuu in vivo, NADH trebuie disociat de enzima alcool dehidrogenaza, reasociat cu o a doua enzimă, care îl va folosi la reducerea celui de-al doilea substrat.

Reacţiile generale sunt:

Succesiunea reacţiilor este specifică enzimei alcool dehidrogenaza. Nu toate reacţiile care implică coenzime sunt astfel ordonate. Caracteristic este faptul că în ciclul complet NAD+ → NADH → NAD+ sunt implicate 2 enzime diferite, E1 şi E2 şi 2 substrate diferite, AH2 şi B.

În cazul grupărilor prostetice, turnoverul implică o enzimă şi 2 substrate. Acest mecanism respectă reacţia generală.

Gruparea prostetică, flavinadenindinucleotidul (FAD) este ataşată strâns enzimei.

Vitaminele şi oligoelementele fac parte integrantă din cofactori. Necesitatea organismului privind vitaminele şi oligoelementele era cunoscută înainte de descoperirea rolului lor in vivo drept componente ale enzimei. De asemenea, fosfatul, riboza şi bazele azotate purinice şi pirimidinice joacă un rol central într-o serie de cofactori (tabelul 1).

Importanţa vitaminelor, fosfatului, ribozei şi bazele azotate în alcătuirea unor cofactori (după Whitaker, 1994)

Cofactor Vitamina Fosfat Riboza Baza azotată

NAD+ Niacină (PP) + + Adenină

NADP+ Niacină (PP) + + Adenină

ATP - + + Adenină

UTP - + + Uridină