Kofaktor (biochemie)

Z Multimediaexpo.cz

Kofaktor je nízkomolekulová neaminokyselinová struktura, která spolu s řetězcem (nebo řetězci) aminokyselin (tedy s bílkovinou) tvoří tzv. složené enzymy. Kofaktory jsou nezbytně nutné pro funkci daného enzymu, bez kofaktoru nemá tento enzym žádnou aktivitu. Hlavní funkcí kofaktoru je přenos atomů, skupin atomů nebo elektronů při chemické reakci, která je katalyzována enzymem. Vyskytují se především v enzymech, které katalyzují oxidoredukční děje (oxidoreduktázy) nebo přenos skupin (transferázy). Molekula kofaktorů je často tvořena heterocyklickou sloučeninou a mnoho kofaktorů jsou deriváty vitamínů rozpustných ve vodě. Také není vzácností, když kofaktory navíc váží molekuly kovů, nebo jsou samy tvořeny kovy, stopovými prvky, jako je mangan, železo, kobalt, nikl, měď, zinek nebo molybden.

Obsah 1 Klasifikace 1.1 Prostetická skupina 1.2 Koenzym 2 Zástupci 3 Reference

Klasifikace

Co se týče terminologie okolo kofaktorů, prostetických skupin a koenzymů, panuje značná nejednotnost. Voet & Voet rozlišují dva druhy kofaktorů, koenzymy a prostetické skupiny, z nichž první se vážou slabě a druhé kovalentně.^[1] Stejné pojetí zastává například Vodrážkova Enzymologie^[2] nebo Oxford Dictionary of Biochemistry and Molecular Biology.^[3] Poněkud jiné definice používá např. Alberts^[4] nebo Harper.^[5] Mezi kofaktory se obvykle neřadí další nebílkovinné součási enzymů, jako například různé cukerné složky nebo ionty kovů (protože mnohé enzymy jsou glykoproteiny nebo metaloproteiny). Ke známým metaloenzymům patří metaloproteázy, alkoholdehydrogenáza či karbonáthydrolyáza.^[2]

Prostetická skupina

Je-li kofaktor pevně vázán na bílkovinnou složku a je tedy stabilní součástí molekuly enzymu, nazývá se prostetická skupina. Regenerace prostetické skupiny probíhá tak, že enzym krátce po sobě reaguje se dvěma různými substráty.

Koenzym

Kofaktor, který je na enzym vázán jen slabě a je schopen přecházet z jedné bílkovinné složky enzymu (tzv. apoenzym) na druhou, se nazývá koenzym. Regenerace koenzymu obvykle probíhá pomocí spřažených reakcí - koenzym, který zredukoval při první reakci, přechází na jiný apoenzym, kde se v jiné chemické reakci opět vrací do původního stavu.

Zástupci

Kofaktory účastnící se oxidačních a redukčních pochodů (kofaktory oxidoreduktáz):^[2]

• pyridinové (nikotinamidové) (di)nukleotidy – koenzymy NAD+ a NADP+; spolupracují s oxidoreduktázami, které díky nim jsou schopné odjímat atomy vodíku z různých alkoholových nebo aldehydických sloučenin
• flavinové „nukleotidy“ – kofaktory FMN a FAD; jsou obvykle pevnou součástí umožňují odebírat vodíkové nebo kyslíkové atomy z chemických sloučenin.
• biopterin – vzácnější kofaktor, které opět spolukatalyzuje redoxní reakce (např. hydroxylaci fenylalaninu na tyrosin v enzymu L-fenylalaninhydroxyláze)
• lipoová kyselina – kofaktor, který umožňuje dehydrogenaci aldehydických skupin na karboxylové skupiny tím, že přijímá dva vodíkové atomy a otevírá disulfidový kruh
• benzochinony s izoprenoidním postranním řetězcem – koenzym Q a plastochinon; jsou to akceptory vodíku pracující v důležitých energetických drahách
• hem – prostetická skupina, které je složkou řady peroxidáz, kataláz a cytochromů; centrální železo může tvořit ferri- nebo ferro- formu a tím se oxidovat/redukovat.
• FeS centra – tyto složky FeS proteinů se mnohdy chovají jako prostetické skupiny enzymů a účastní se celé řady fundamentálních procesů, jako je např. fixace CO₂ a N₂
• glutathion – přenáší vodíkové atomy díky scé schopnosti měnit thiolovou skupinu na cyklus

Kofaktory umožňující přenos skupin (kofaktory transferáz):^[2]

• ATP – umožňuje fosforylovat cílovou molekulu a je složkou tzv. kináz. Spotřebováním ATP vzniká ADP či vzácněji dokonce AMP.
• aktivní sulfát (PAPS) – složka jiné skupiny transferáz, která se spotřebovává za současného přenosu sulfátové skupiny
• adenosylmethionin a methylkobalamin – složky enzymů schopných přenášet methylovou skupinu
• tetrahydrofolát – různé varianty tohoto kofaktoru přenáší formylové skupiny, hydroxymethyly a další uhlíkové fragmenty
• biotin – přenáší oxid uhličitý a je schopný jej zabudovat jako karboxyl
• thiamindifosfát – thiaminový kofaktor, jenž přenáší dvojuhlíkové štěpy a katalyzuje dekarboxylaci alfa-oxokyselin
• koenzym A – přenáší aktivovaný acetyl a další acyly vazbou na thiolovou skupinu
• pyridoxalfosfát – katalyzuje transaminační reakce aminokyselin
• uridindifosfát – přenáší zejména aktivní glukózu a je součástí transglykosidáz účastnících se tvorby polysacharidů
• cytidindifosfát – přenáší cytidindifosfocholin nebo cytidindifosfofosfatidovou kyselinu na vhodný akceptor, např. diacylglycerol

Kofaktory lyáz: patří mezi ně již zmíněné kofaktory, jako acetylkoenzym A, biotin, thiamindifosfát či pyridoxalfosfát^[2] Kofaktory izomeráz: vzácné, protože izomerázy se bez nich obvykle obejdou; nicméně někdy se používá glutathion nebo různé deriváty kobalaminu^[2]

Reference

1. ↑ VOET, Donald; VOET, Judith. Biochemie. 1.. vyd. Praha : Victoria Publishing, 1995. ISBN 80-85605-44-9.  
2. ↑ ^{2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5} VODRÁŽKA, Zdeněk; RAUSCH, Pavel; KÁŠ, Jan. Enzymologie. [s.l.] : VŠCHT v Praze, 1998.  
3. ↑ Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology; revised edition. Příprava vydání R. Cammack et al. New York : Oxford university press, 2006. ISBN 0-19-852917-1.  
4. ↑ ALBERTS, Bruce , et al.. The Molecular Biology of the Cell. [s.l.] : Garland Science, 2002. (4th. ed.) ISBN 0-8153-3218-1.  
5. ↑ MURRAY, Robert K., Daryl K. Granner, Peter A. Mayes, Victor W. Rodwell Harper's Illustrated Biochemistry. [s.l.] : Lange Medical Books/McGraw-Hill; Medical Publishing Division, 2003. ISBN 0-07-138901-6.  

Náklady na energie a provoz naší encyklopedie prudce vzrostly. Potřebujeme vaši podporu... Kolik ?? To je na Vás. Náš FIO účet — 2500575897 / 2010
Informace o článku. Článek je převzat z Wikipedie, otevřené encyklopedie, do které přispívají dobrovolníci z celého světa. Tento text je dostupný za podmínek Creative Commons 3.0 Unported – creativecommons.org. Originální článek na české Wikipedii