Συμπαράγοντας (βιοχημεία)
μη πρωτεϊνούχος χημική ένωση, ή μεταλλικό ιόν που απαιτείται για τον ρόλο ενός ένζυμου ως καταλύτη / From Wikipedia, the free encyclopedia
Ένας συμπαράγοντας (cofactor) είναι μια μη πρωτεϊνούχος χημική ένωση, ή μεταλλικό ιόν που απαιτείται για τον ρόλο ενός ένζυμου ως καταλύτη (καταλύτης είναι μια ουσία που αυξάνει τον ρυθμό μιας χημικής αντίδρασης). Οι συμπαράγοντες μπορούν να θεωρηθούν βοηθητικά μόρια που βοηθούν στους βιοχημικούς μετασχηματισμούς. Οι ρυθμοί με τους οποίους συμβαίνουν αυτοί χαρακτηρίζονται σε μια περιοχή μελέτης που ονομάζεται κινητική ενζύμων. Οι συμπαράγοντες τυπικά διαφέρουν από τους προσδέτες (ligands) στο ότι συχνά αντλούν τη λειτουργία τους παραμένοντας δεσμευμένοι. Οι συμπαράγοντες μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο τύπους: ανόργανα ιόντα και σύνθετα οργανικά μόρια που ονομάζονται συνένζυμα (coenzymes).[1] Τα συνένζυμα προέρχονται κυρίως από βιταμίνες και άλλα οργανικά θρεπτικά συστατικά σε μικρές ποσότητες. (Ορισμένοι επιστήμονες περιορίζουν τη χρήση του όρου "συμπαράγοντας" για ανόργανες ουσίες.Εδώ περιλαμβάνονται και οι δύο τύποι.[2][3]) Τα συνένζυμα χωρίζονται περαιτέρω σε δύο τύπους. Η πρώτη ονομάζεται προσθετική ομάδα, η οποία αποτελείται από ένα συνένζυμο που είναι στενά (ή και ομοιοπολικά) και μόνιμα συνδεδεμένο με μια πρωτεΐνη.[4] Ο δεύτερος τύπος συνενζύμων ονομάζονται συνυποστρώματα και συνδέονται παροδικά με την πρωτεΐνη. Τα συνυποστρώματα μπορεί να απελευθερωθούν από μια πρωτεΐνη σε κάποιο σημείο και στη συνέχεια να επανασυνδεθούν αργότερα. Τόσο οι προσθετικές ομάδες όσο και τα συνυποστρώματα έχουν την ίδια λειτουργία, η οποία είναι να διευκολύνουν την αντίδραση ενζύμων και πρωτεϊνών. Ένα ανενεργό ένζυμο χωρίς τον συμπαράγοντα ονομάζεται αποένζυμο (apoenzyme), ενώ το πλήρες ένζυμο με συμπαράγοντα ονομάζεται ολοένζυμο (holoenzyme).[5] Η IUPAC ορίζει το συνένζυμο λίγο διαφορετικά, δηλαδή ως μια οργανική μη πρωτεϊνική ένωση χαμηλού μοριακού βάρους, που συνδέεται χαλαρά, συμμετέχοντας σε ενζυμικές αντιδράσεις ως διασπώμενος φορέας χημικών ομάδων ή ηλεκτρονίων. Μια προσθετική ομάδα ορίζεται ως μια στενά συνδεδεμένη, μη πολυπεπτιδική μονάδα σε μια πρωτεΐνη που αναγεννάται σε κάθε ενζυματικό κύκλο εργασιών..[6])
Ορισμένα ένζυμα ή σύμπλοκα ενζύμων απαιτούν αρκετούς συμπαράγοντες. Για παράδειγμα, το πολυενζυμικό σύμπλεγμα πυροσταφυλική αφυδρογονάση (pyruvate dehydrogenase)[7] στη διασταύρωση της γλυκόλυσης και του κύκλου του κιτρικού οξέος απαιτεί πέντε οργανικούς συμπαράγοντες και ένα μεταλλικό ιόν: χαλαρά συνδεδεμένη πυροφωσφορική θειαμίνη (thiamine pyrophosphate, TPP), ομοιοπολικά συνδεδεμένη λιποαμίδιο (lipoamide) και φλαβινο-αδενινο-δινουκλεοτίδιο (flavin adenine dinucleotide, FAD), συνυποστρώματα νικοτιναμίδo-αδένινο-δινουκλεοτίδιο (nicotinamide adenine dinucleotide, NAD+) και συνένζυμο Α (coenzyme A, CoA) και ένα μεταλλικό ιόν (Mg2+).[8] Οι οργανικοί συμπαράγοντες είναι συχνά βιταμίνες ή παρασκευάζονται από βιταμίνες. Πολλοί περιέχουν το νουκλεοτίδιο μονοφωσφορική αδενοσίνη (AMP) ως μέρος των δομών τους, όπως ATP, συνένζυμο Α, δινουκλεοτίδιο αδενίνης φλαβίνης και Νικοτιναμιδο- αδένινο- δινουκλεοτίδιο (NAD+). Αυτή η κοινή δομή μπορεί να αντανακλά μια κοινή εξελικτική προέλευση ως μέρος των ριβοενζύμων σε έναν αρχαίο κόσμο RNA. Έχει προταθεί ότι το τμήμα AMP του μορίου μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι ένα είδος λαβής μέσω της οποίας το ένζυμο μπορεί να πιάσει το συνένζυμο για να το αλλάξει μεταξύ διαφορετικών καταλυτικών κέντρων.[9]