Kofaktor (biochémia)
From Wikipedia, the free encyclopedia
Kofaktor je nebielkovinová chemická zlúčenina alebo ión kovu, ktorá je potrebná pre funkciu enzýmu ako katalyzátora (katalyzátor je látka, ktorá zvyšuj rýchlosť chemickej reakcie). Kofaktory sú vlastne „pomocné molekuly,“ ktoré pomáhajú s biochemickými transformáciami. Rýchlosti priebehu týchto reakcií sú zameraním enzýmovej kinetiky. Kofaktory sa zvyčajne líšia od ligandov (napríklad hormónov) v tom, že ich funkcia pochádza z toho, že ostávajú naviazané.
Kofaktory sa dajú rozdeliť na dva druhy: anorganické ióny a komplexné organické molekuly nazývané koenzýmy.[1] Koenzýmy sú zvyčajne odvodené od vitamínov a iných organických živín esenciálnych v malých množstvách. Niektorí vedci využívajú termín „kofaktor“ len na anorganické látky, ale v tomto článku sa spomínajú oba druhy.[2][3] V slovenčine sa medzi kofaktory typicky radia oba druhy.[4]
Koenzýmy sa ďalej delia na dva druhy. Prvým z nich sú „prostetické skupiny,“ ktoré pozostávajú z koenzýmov, ktoré sú pevne (alebo kovalentne) a permanentne viazané na bielkovinu.[5] Medzi prostetické skupiny patria napríklad FMN či FAD.[6] Druhý druh so koenzýmy zvané „kosubstráty,“[7] ktoré sú viazané na proteín len dočasne. Kosubstráty môžu byť z enzýmu odštiepené a následne znovu naviazané. Mezdi kosubstráty patria typicky NAD+ alebo NADP+. Prostetické skupiny i kosubstráty majú rovnakú funkciu, teda sprostredkovávať reakcie enzýmov a proteínov. Hlavným rozdielom medzi nimi je spôsob ich regenerácie.[6] Prostetická skupina je pevne viazaná na enzým, takže k jej regenerácii dochádza priamo na enzýme počas inej reakcie. Kosubstráty sú disociovateľné, takže často dochádza k regenerácii pri druhej reakcii na inom enzýme. Neaktívny enzým bez kofaktoru sa nazýva apoenzým[8] (skladá sa z čisto bielkovinovej zložky) a kompletný enzým i s kofaktorom sa nazýva holoenzým.[9][10] Definícia koenzýmu podľa IUPAC je trochu iná: konkrétne sú to nízkomolekulové neproteínové organické látky, ktoré sú slabo spojené s enzýmom a účastnia sa enzýmových reakcií ako disociovateľné nosiče chemických skupín či elektrónov. Naproti tomu IUPAC definuje prostetickú skupinu ako pevne viazanú nepolypeptidovú jednotku v proteíne, ktorá sa regeneruje počas každej reakcie. V slovenčine sa pojmy „prostetická skupina“ a „koenzým“ často zamieňajú.[11]
Niektoré enzýmy či enzýmové komplexy vyžadujú niekoľko kofaktorov. Multienzýmový pyruvátdehydrogenázový komplex,[12] napríklad, ktorý stojí medzi glykolýzou a citrátovým cyklom, vyžaduje päť organických kofaktorov a jeden kovový ión: slabo viazaný tiamínpyrofosfát (TPP), kovalentne viazané lipoamid a flavínadeníndinukleotid (FAD), kosubstráty nikotínamidadeníndinukleotid (NAD+) a koenzým A (CoA) a kovový ión (Mg2+).[13]
Organické kofaktory sú často vitamíny alebo tvorené z vitamínov.[11] Mnohé obsahujú nukleotid adenozínmonofosfát (AMP) ako časť ich štruktúry, napríklad ATP, koenzým A, FAD alebo NAD+. Táto spoločná štruktúra môže poukazovať na spoločný evolučný pôvod ako súčasť ribozýmov v RNA svete. Takisto bolo navrhnuté, že AMP ako súčasť molekuly sa dá považovať za „rúčku,“ ktorou enzým „zachytí“ tento koenzým na presun medzi katalytickými centrami.[14]