HOLOENZIM: ÖZELLIKLER, FONKSIYONLAR VE ÖRNEKLER - BIYOLOJI - 2024

Bir holoenzimin bir protein parçasının yapılmış bir enzim kofaktörü adı verilen bir protein-olmayan bir molekül ile birleştirilmiş bir apoenzimine denir. Ne apoenzim ne de kofaktör, ayrı olduklarında aktif değildir; başka bir deyişle, işlev görmeleri için çiftlenmeleri gerekir.

Dolayısıyla, holoenzimler birleşik enzimlerdir ve dolayısıyla katalitik olarak aktiftirler. Enzimler, işlevi temelde hücresel reaksiyonların hızını artırmak olan bir tür biyomoleküldür. Bazı enzimler, kofaktör adı verilen diğer moleküllerin yardımına ihtiyaç duyar.

Apoenzim + kofaktör = holoenzim

Kofaktörler apoenzimleri tamamlar ve kataliz yapan aktif bir holoenzim oluşturur. Belirli bir kofaktör gerektiren bu enzimler, konjuge enzimler olarak bilinir. Bunların iki ana bileşeni vardır: bir metal iyonu (inorganik) veya bir organik molekül olabilen kofaktör; apoenzim, protein kısmı.

karakteristikleri

Apoenzimler ve kofaktörlerden oluşur

Apoenzimler, kompleksin protein kısmıdır ve kofaktörler iyonlar veya organik moleküller olabilir.

Çeşitli kofaktörleri kabul ediyorlar

Holoenzimlerin oluşturulmasına yardımcı olan birkaç kofaktör türü vardır. Bazı örnekler, yaygın koenzimler ve vitaminlerdir, örneğin: B vitamini, FAD, NAD +, C vitamini ve koenzim A.

Metal iyonlu bazı kofaktörler, örneğin diğerleri arasında bakır, demir, çinko, kalsiyum ve magnezyum. Diğer bir kofaktör sınıfı ise protez gruplarıdır.

Geçici veya kalıcı birlik

Kofaktörler, değişen yoğunlukta apoenzimlere bağlanabilir. Bazı durumlarda sendika zayıf ve geçicidir, bazı durumlarda ise sendika kalıcı olacak kadar güçlüdür.

Bağlanmanın geçici olduğu durumlarda kofaktör holoenzimden çıkarıldığında tekrar apoenzime dönerek aktif olmayı keser.

fonksiyon

Holoenzim, katalitik işlevini yerine getirmeye hazır bir enzimdir; yani, farklı alanlarda oluşan belirli kimyasal reaksiyonları hızlandırmak.

İşlevler, holoenzimin belirli etkisine bağlı olarak değişebilir. Bunların en önemlileri arasında, işlevi DNA kopyalamanın doğru bir şekilde yapılmasını sağlamak olan DNA polimeraz öne çıkmaktadır.

Yaygın holoenzim örnekleri

RNA polimeraz

RNA polimeraz, RNA sentez reaksiyonunu katalize eden bir holoenzimdir. Bu holoenzim, transkripsiyon işlemi sırasında şablon olarak işlev gören DNA şablon ipliklerinden RNA iplikleri oluşturmak için gereklidir.

İşlevi, büyüyen bir RNA molekülünün 3 ucuna ribonükleotidler eklemektir. Prokaryotlarda, RNA polimeraz apoenziminin sigma 70 adlı bir kofaktöre ihtiyacı vardır.

DNA polimeraz

DNA polimeraz ayrıca DNA'nın polimerizasyon reaksiyonunu katalize eden bir holoenzimdir. Bu enzim, genetik bilginin kopyalanmasından sorumlu olduğu için hücreler için çok önemli bir işlev görür.

DNA polimeraz, işlevini yerine getirmek için pozitif yüklü bir iyon, genellikle magnezyum gerektirir.

Birkaç tür DNA polimeraz vardır: DNA polimeraz III, her biri üç alt birimden (α, ɛ ve θ) oluşan iki çekirdek enzimine (Pol III) sahip bir holoenzimdir, iki beta alt birimi olan kayan bir kelepçe ve bir kompleks birden çok alt birimi olan şarj sabitleme (δ, τ, γ, ψ ve χ).

Karbonik anhidraz

Karbonat dehidrataz olarak da adlandırılan karbonik anhidraz, karbon dioksit (CO2) ve suyun (H20) bikarbonat (H2CO3) ve protonlara (H +) hızlı dönüşümünü katalize eden bir holoenzim ailesine aittir.

Enzim, işlevini yerine getirmesi için kofaktör olarak bir çinko iyonuna (Zn + 2) ihtiyaç duyar. Karbonik anhidraz tarafından katalize edilen reaksiyon geri dönüşümlüdür, bu nedenle kan ve dokular arasındaki asit-baz dengesini korumaya yardımcı olduğu için aktivitesi önemli kabul edilir.

Hemoglobin

Hemoglobin, gazların hayvan dokularında taşınması için çok önemli bir holoenzimdir. Kırmızı kan hücrelerinde bulunan bu protein demir (Fe + 2) içerir ve işlevi oksijeni akciğerlerden vücudun diğer bölgelerine taşımaktır.

Hemoglobinin moleküler yapısı bir tetramerdir, yani 4 polipeptit zincirinden veya alt birimden oluştuğu anlamına gelir.

Bu holoenzimin her bir alt birimi bir hem grubu içerir ve her hem grubu, oksijen moleküllerine bağlanabilen bir demir atomu içerir. Hemoglobinin hem grubu, katalitik işlevi için gerekli olan protez grubudur.

Sitokrom oksidaz

Sitokrom oksidaz, neredeyse tüm canlı varlıkların mitokondrilerinde gerçekleştirilen enerji üretim süreçlerine katılan bir enzimdir.

Elektron transferi ve ATP üretiminin reaksiyonunu katalize etmek için belirli kofaktörlerin, demir ve bakır iyonlarının işbirliğini gerektiren karmaşık bir holoenzimdir.

Piruvat kinaz

Piruvat kinaz, tüm hücreler için bir başka önemli holoenzimdir, çünkü evrensel metabolik yollardan birine katılır: glikoliz.

İşlevi, ATP ve piruvat oluşturmak için bir fosfat grubunun fosfoenolpiruvat adı verilen bir molekülden adenozin difosfat adı verilen başka bir moleküle transferini katalize etmektir.

Apoenzim, fonksiyonel holoenzimi oluşturmak için kofaktör olarak potasyum (K`) ve magnezyum (Mg + 2) katyonları gerektirir.

Piruvat karboksilaz

Bir başka önemli örnek, bir karboksil grubunun bir piruvat molekülüne transferini katalize eden bir holoenzim olan piruvat karboksilazdır. Böylece piruvat, metabolizmada önemli bir ara ürün olan oksaloasetata dönüştürülür.

Fonksiyonel olarak aktif olmak için apoenzim piruvat karboksilaz, biotin adı verilen bir kofaktör gerektirir.

Asetil CoA karboksilaz

Asetil-CoA karboksilaz, adından da anlaşılacağı gibi kofaktörü koenzim A olan bir holoenzimdir.

Apoenzim ve koenzim A birleştirildiğinde, holoenzim, işlevini gerçekleştirmek için katalitik olarak aktiftir: bir karboksil grubunu, onu malonil koenzim A'ya (malonil-CoA) dönüştürmek için asetil-CoA'ya aktarın.

Asetil-CoA, hem hayvan hücrelerinde hem de bitki hücrelerinde önemli işlevler gerçekleştirir.

Monoamin oksidaz

Bu, insan sinir sisteminde önemli bir holoenzimdir, işlevi belirli nörotransmiterlerin bozulmasını teşvik etmektir.

Monoamin oksidazın katalitik olarak aktif olması için, kofaktör flavin adenin dinükleotidine (FAD) kovalent olarak bağlanması gerekir.

Laktat dehidrogenaz

Laktat dehidrojenaz, diğerlerinin yanı sıra, özellikle kalp, beyin, karaciğer, iskelet kası, akciğerler gibi çok fazla enerji tüketen dokularda, tüm canlılar için önemli bir holoenzimdir.

Bu enzim, piruvatın laktata dönüşüm reaksiyonunu katalizlemek için kofaktörü nikotinamid adenin dinükleotidinin (NAD) varlığını gerektirir.

Katalaz

Katalaz, hücresel toksisitenin önlenmesinde önemli bir holoenzimdir. İşlevi, hücresel metabolizmanın bir ürünü olan hidrojen peroksiti oksijen ve suya bölmektir.

Katalaz apoenzimi, aktif hale getirmek için iki kofaktör gerektirir: hemoglobine benzer bir manganez iyonu ve bir protez grubu HEMO.

Referanslar

1. Agrawal, A., Gandhe, M., Gupta, D. ve Reddy, M. (2016). Karsinomlu Göğüste Serum Laktat Dehidrojenaz (LDH) -Prognostik Biyomarker Üzerine Ön Çalışma. Journal of Clinical and Diagnostic Research, 6–8.
2. Athappilly, FK ve Hendrickson, WA (1995). Asetil-koenzimin biyotinil alanının yapısı MAD fazlaması ile belirlenen bir karboksilaz. Yapı, 3 (12), 1407–1419.
3. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biyokimya (8. baskı). WH Freeman ve Şirketi.
4. Butt, AA, Michaels, S. ve Kissinger, P. (2002). Serum laktat dehidrojenaz seviyesinin seçilmiş fırsatçı enfeksiyonlar ve HIV ilerlemesi ile ilişkisi. International Journal of Infectious Diseases, 6 (3), 178–181.
5. Fegler, J. (1944). Kandaki Karbonik Anhidrazın İşlevi. Doğa, 137–38.
6. Gaweska, H. ve Fitzpatrick, PF (2011). Monoamin oksidaz ailesinin yapıları ve mekanizması. Biyomoleküler Kavramlar, 2 (5), 365–377.
7. Gupta, V. ve Bamezai, RNK (2010). İnsan piruvat kinaz M2: Çok işlevli bir protein. Protein Bilimi, 19 (11), 2031–2044.
8. Jitrapakdee, S., St Maurice, M., Rayment, I., Cleland, WW, Wallace, JC ve Attwood, PV (2008). Piruvat karboksilazın yapısı, mekanizması ve düzenlenmesi. Biochemical Journal, 413 (3), 369-387.
9. Muirhead, H. (1990). Piruvat kinazın izoenzimleri. Biochemical Society İşlemleri, 18, 193-196.
10. Solomon, E., Berg, L. ve Martin, D. (2004). Biyoloji (7. baskı) Cengage Learning.
11. Supuran, CT (2016). Karbonik anhidrazların yapısı ve işlevi. Biochemical Journal, 473 (14), 2023–2032.
12. Tipton, KF, Boyce, S., O'Sullivan, J., Davey, GP ve Healy, J. (2004). Monoamin oksidazlar: kesinlikler ve belirsizlikler. Güncel Tıbbi Kimya, 11 (15), 1965–1982.
13. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Biyokimyanın Temelleri: Moleküler Düzeyde Yaşam (5. baskı). Wiley.
14. Xu, HN, Kadlececk, S., Profka, H., Glickson, JD, Rizi, R. ve Li, LZ (2014). Yüksek Laktat, Tümör Metastatik Riskinin Bir Göstergesidirα Hiperpolarize13C-Piruvat Kullanan Bir Pilot MRS Çalışması. Akademik Radyoloji, 21 (2), 223–231.