Koenzim

Koenzimilikofaktoriliprostetska grupaje mala organske čestice neproteinskogporijekla, koja je vezana za enzim jačom ili slabijom vezom.^[1]^[2]^[3]^[4]Koenzimi su vrlo bitni umetabolizmuu organizamazato štoenzimskekatalitske sposobnosti ovise o njima. Njihova uloga nije stalna, jer se mijenja ovisono i o datom kofaktoru i enzimu. Enzimi koji nemaju kofaktor označavaju se kao apoenzimi. Enzim koji je kompletan i katalitski aktivan je holoenzim. Apoenzim je proteinski dio enzima, ali pošto nema koenzim – nema ni katalitsku sposobnost zbog nepovoljne konformacije.^[5]^[6]

Koenzim ne mora obavezno biti na aktivnom mjestu enzima, nego i pored aktivnog mjesta ili još udaljenije. Udaljenost nema tako bitnu ulogu, jer je jedino važno da vezani koenzim izaziva promjenu konformacije proteinskog dijela enzima. Tako koenzim je stimulira nedjelotvorno aktivno mjesto enzima, pretvarajući ga u aktivno, da može primati supstrat i pretvarati ga u produkt.^[7]^[8]^[9]

Koenzim može biti različite građe, kao što su:

mala organska molekula,
metalni ion ili
neka druga jednostavnamolekula.

Koenzime se klasificiraju prema hemijskoj grupi koju prenose:

koenzimi prijenosnicivodika(=oksidoreduktaze):
- flavin-mononukleotid (FMN),
- flavin-adenin-dinukleotid (FAD),
- ubikinon (Q),
- nikotinamid-adenin-dinukleotid (NAD+),
- nikotinamid adenin dinukleotidfosfat (NADP+),
- ćelijski hemini,
- liponska kiselina(Lip (S2);
koenzimi prijenosnici grupa:
- piridoksal-fosfat(PLP),
- citidin-difosfat(CDP),
- uridin difosfat(UDP),
- adenozin trifosfat(ATP),
- sulfatfosfoadenilne kiseline (PAPS);
koenzimi za prijenos C1-jedinica:
- koenzimiizomerazai
- lijaza.

Koenzime e dijele i po načina povezivanja s enzimom:

prostetske grupe (ili aktivne grupe)
kosupstrate (koenzimi u užem smislu)

Klasifikacija

Kofaktori se mogu podijliti u dvije široke grupe:

organski, kao što suflavinilihemi
neorganski kofaktori, kaometalni ioniMg²⁺,Cu⁺,Mn²⁺iliželjezno-sumporni klasteri.

Organski kofaktori se ponekad dalje dijele nakoenzimaiprotetske grupe.Termin koenzim se posebno odnosi na enzime i, kao takav, na funkcijska svojstva proteina. S druge strane, "protetska grupa" naglašava prirodu veza kofaktora za protein (uske ili kovalentne) i, na taj način, odnosi se na strukturno svojstvo. Različiti izvori daju neznatno različite definicije koenzima, kofaktora, i protetske grupe. Neki smatraju da su čvrsto vezane organske molekule – protetske grupe, a ne koenzimi, dok drugi kao koenzime definiraju sve neproteinske organske molekule potrebne za aktivnost enzima, a one koje su čvrsto vezane klasificiraju kao koenzim protetske grupe. Treba napomenuti da se svi ovi termini često koriste labavo, a ponekad i proizvoljno, kao sinonimi ili orijentacija.

U prilogu iz1979.Trendovi u biohemijskim naukama(Trends in biochemical sciences) istaknuta je konfuzija u literaturi i suštinski proizvoljna razlika između protetskih grupa i koenzima i predložena slijedeće shema. Evo kofaktora su definirani kao dodatna tvar osim proteina i enzimskog supstrata koji je potreban za aktivnost enzima i protetskih grupa kao tvari koja prolazi cijelim tokom katalitskog ciklusa prikopčane na jednu molekulu enzima. Međutim, autor nije mogao postići jednu sveobuhvatnu definiciju "koenzima" i predložio da se u literaturi napusti upotreba ovog termina.^[10]

Neorganski

Metalni ioni

Metalni ionisu opći kofaktori. Proučavanje ovih kofaktora spada u područje bioneorganska hemije. Uishrani,na listi esencijskihelemenata u tragovimaodražava njihovu ulogu kao kofaktora. Kod ljudi, ova listi obično uključuježeljezo,magnezij,mangan,kobalt,bakar,cinkimolibden.Iako nedostatakhromauzrokujeporemećenu toleranciju glukoze,nije identificiran ni jedan ljudski enzim sa ovim metalom kao kofaktorom.Jodje također bitan element u tragovima, ali ovaj element se koristi kao dio strukturehormona štitnjače,a ne kao kofaktor enzimaKalcijje još jedan poseban slučaj, po tome što je potreban kao komponenta ljudske ishrane, za punu aktivnost mnogih enzima, kao što susintaza azotoksida,protein fosfatazaiadenilat kinaza,ali kalcij aktivira i ove enzime u alosternoj formi, često se vežući za ove enzime u kompleksu sakalmodulinom.Kalcij je, dakle,ćelijska signalizacjamolekula, a obično se ne smatra kofaktor reguliranja enzima.

JednostavniFe₂S₂klaster koji sadrži dva atoma željeza i dva atima sumpora, koordinirana putem četiricisteinskaostatka

Ostali organizmi trbaju dodatne metale, kao enzimske kofaktore, kao što suvanadijunitrogenaziudušičnoj fiksaciji bakterijaiz rodaAzotobacter.^[11]^[12] U mnogim slučajevima, kofaktor uključuje i neorgansku i organsku komponentu. Jedan raznolik niz primjera je uhemproteinima, koji se sastoje odporfirinskogprstena koordiniranog naželjezo.

Ion	Primjeri enzima koji sadrže ion
Bakarni	Citohrom oksidaza
Fero ili Feri	Katalaza Citohrom(prekoHema) Nitrogenaza Hidrogenaza
Magnezij	Glukoza 6-fosfataza Heksokinaza DNK polimeraza
Mangan	Arginaza
Molibden	Nitrat reduktaza Nitrogenaza
Nikl	Ureaza
Cink	Alkohol dehidrogenaza Ugljik anhdraza DNK polimeraza

Klasteri željezo – sumpor

Željezo-sumpor klasteri su kompleksi atoma željeza i sumpora u proteinimacisteinskihostataka. Oni imaju i strukturne i funkcijske uloge, uključujući i transferelektrona,redokssenzore, a kao strukturne module.^[13]

Organski

Organski kofactori su male organske molekule (tipski, manje molekulske mase od 1000 Da) koje mogu biti ili slabo ili čvrsto vezane za enzim i direktno sudjelovati u reakciji.^[14]^[15]^[16]U ovom drugom slučaju, kada je teško uklanjanje bez denaturiranja enzima, može se nazvatiprotetska grupa.Važno je naglasiti da ne postoji oštra podjela između slabo i čvrsto vezanih kofaktora. Ustvari mnogi, poput NAD⁺,u nekim enzima, mogu biti čvrsto vezani, dok su u drugima slabo vezani. Jedan od primjera jetiamin pirofosfat(TE), koji je čvrsto vezan utranketolaziilipiruvat dekarboksilazi,dok se manje čvrsto vezan upiruvat dehidrogenazi.Ostali koenzimi,flavin adenin dinukleotid(FAD),biotinilipoamid,naprimjer, su kovalentno vezani. Čvrsto vezani kofaktori se, općenito, regeneriraju u istoj reakciji ciklusa, dok se slabo vezani mogu regenerirati u narednoj reakciji kataliziranoj drugim enzimom. U drugom slučaju, kofaktorom se može smatrati podloga ili kosupstrat.

Vitaminimogu biti prekursori za mnoge organske kofaktore (npr.,B₁,B₂,B₆,B₁₂,nijacin,folna kiselina) ili kao samostalni koenzimi (npr,,vitamin C). Međutim, vitamini suštinski imaju druge funkcije u tijelu. Mnogi organski kofaktori također sadrženukleotida,kao što su elektronski nositeljiNADiFADikoenzima A,koji noseacilgrupe. Većina ovih kofaktora se nalaze u velikom broju vrsta, a neki su univerzalni za sve oblike života. Izuzetak od ove široke distribucije je grupa jedinstvenih kofaktora koji su evoluirali umetanogene,koji su ograničeni na grupuarchaea.^[17]

Vitamini i derivati

Kofaktor	Vitamin	Dodatna komponenta	Transferirana hemijska grupa	Rasprostranjenje
Tiamin pirofosfat	Tiamin(B₁)	Nema	2-ugljik grupe, α cijepanje	Bakterije,archaeaieukarioti
NAD⁺iNADP⁺	Nijacin(B₃)	ADP	Elektroni	Bakterije,archaeaieukarioti
Piridoksal fosfat	Piridoksin(B₆)	Nema	Amino i karboksil grupe	Bakterije,archaeaieukarioti
Metillkobalamin	Vitamin B₁₂	Metil grupa	Acil grupe	Bakterije,archaea eukarioti
Kobalamin	Kobalamin(B₁₂)	Nema	Vodik,alkil grupe	Bakterije,archaeaieukarioti
Biotin	Biotin(H)	Nema	CO₂	Bakterije,archaeaieukarioti
Koenzime A	Pantotenska kiselina(B₅)	ADP	Acetil grupai ostaleacil grupe	Bakterije,archaea eukarioti
Tetrahidrofolna kiselina	Folna kiselina(B₉)	Glutamatniostaci	Metil,formil,metileni formimino grupe	Bakterije,archaeaueukarioti
Menakuinon	Vitamin K	Nema	Karbonil grupaielektroni	Bacteria,archaeaieukarioti
Askorbinska kiselina	Vitamin C	Nema	Elektroni	Bakterije,archaeaieukarioti
Flavin mononukleotid	Riboflavin(B₂)	Nema	Elektroni	Bakterije,archaeaieukarioti
Flavin adenin dinukleotid	Riboflavin(B₂)	ADP	Elektroni	Bakterije,archaeaieukarioti
Koenzime F420	Riboflavin(B₂)	Aminokiseline	Elektroni	Metanogenii nekebakterije

Nevitamini

Kofaktor	Transferirana hemijska grupa	Rasprostranjenje
Adenozin trifosfat	Fosfatena grupa	Bakterije,archaeaieukarioti
S-Adenozil metionin	Metil grupa	Bakterije,archaeaieukarioti
Koenzim B	Elektroni	Metanogeni
Koenzim M^[18]	Metil grupa	Metanogeni
Koenzim Q	Elektroni	Bakterije,archaeaieukarioti
Citidin trifosfat	Diacilglicerolii glavne lipidne grupe	Bakterije,archaeaieukarioti
Glutation	Elektroni	Nekebakterijei većinaeukariota
Hem	Elektroni	Bakterije,archaeaieukarioti
Lipoamid	Elektroni,Acil grupe	Bakterije,archaeaieukarioti
Metanofuran	Formil grupa	Metanogeni
Molibdopterin^[19]	Kisikoviatomi	Bakterije,archaeaieukarioti
Nukleotidni šećeri	Monosaharidi	Bakterije,archaeaieukarioti
3'-Fosfoadenozin-5'-fosfosulfat	Sulfatna grupa	Bakterije,archaeaieukarioti
Pirolokvinolin kvinon	Elektroni	Bakterije
Tetrahidrobiopterin^[20]	Kisikovatom ielektroni	Bakterije,archaeaieukarioti
Tetrahidrometanopterin	Metil grupa	Metanogeni

Također pogledajte

Reference

^Hall J. E., Guyton A. C. (2006): Textbook of medical physiology, 11th edition. Elsevier Saunders, St. Louis, Mo,ISBN 0-7216-0240-1.
^Međedović S., Maslić E., Hadžiselimović R. (2000): Biologija 2. Svjetlost, Sarajevo,ISBN 9958-10-222-6.
^Kornberg A. (1989): For the love of enzymes – The Odyssay of a biochemist. Harvard University Press, Cambridge (Mass.), London,ISBN 0-674-30775-5,ISBN 0-674-30776-3.
^Laidler K. J. (1978): Physical chemistry with biological applications. Benjamin/Cummings, Menlo Park,ISBN 0-8053-5680-0.
^Nelson D. L., Cox M. M. (2013): Lehninger principles of biochemistry. W. H. Freeman and Co.,ISBN 978-1-4641-0962-1.
^Kapur Pojskić L., Ed. (2014): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, 2. izdanje. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo,ISBN 978-9958-9344-8-3.
^Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Ed. (2005): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo,ISBN 9958-9344-1-8.
^Lindhorst T. K. (2007): Essentials of carbohydrate chemistry and biochemistry. Wiley-VCH,ISBN 3527315284.
^Hunter G. K. (2000): Vital Forces. The discovery of the molecular basis of life. Academic Press, London 2000,ISBN 0-12-361811-8.
^Bryce C. F. A. (1979): SAM – semantics and misunderstandings. Trends Biochem. Sci., 4 (3): N62.
^http://jn.nutrition.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=10736319.
^http://www.pnas.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=10781068|doi=10.1073/pnas.090091397 |pmc=18283.
^Meyer J. (2008): Iron-sulfur protein folds, iron-sulfur chemistry, and evolution. J. Biol. Inorg. Chem., 13 (2): 157–170.
^Palmer T. (19819: Understanding enzymes. Horwood, New York,ISBN 0-85312-307-1.
^Cox M., Lehninger A. L., Nelson D. R. (2000): Lehninger principles of biochemistry, 3rd Ed. Worth Publishers, New York,ISBN 1-57259-153-6.
^Farrell S. O., Campbell M. K. (2009): Biochemistry. Brooks Cole, Pacific Grove,ISBN 0-495-39041-0.
^http://www.jbc.org/cgi/reprint/263/17/7913 Arhivirano16. 12. 2008. naWayback Machine.
^http://www.jbc.org/cgi/reprint/249/15/4879 Arhivirano25. 5. 2009. naWayback Machine.
^http://jxb.oxfordjournals.org/cgi/content/full/53/375/1689|doi=10.1093/jxb/erf038.
^http://www.biochemj.org/bj/347/0001/bj3470001.htm.

Vanjski linkovi

http://www.bio.mtu.edu/%7Ehlyoungs/BL4010/cofactors.ppt Arhivirano5. 10. 2016. naWayback Machine
Enzyme cofactorsnaUS National Library of MedicineMedical Subject Headings(MeSH)
http://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/CoFactor/

Portal Hemija

[1] Hall J. E., Guyton A. C. (2006): Textbook of medical physiology, 11th edition. Elsevier Saunders, St. Louis, Mo,ISBN 0-7216-0240-1.

[2] Međedović S., Maslić E., Hadžiselimović R. (2000): Biologija 2. Svjetlost, Sarajevo,ISBN 9958-10-222-6.

[3] Kornberg A. (1989): For the love of enzymes – The Odyssay of a biochemist. Harvard University Press, Cambridge (Mass.), London,ISBN 0-674-30775-5,ISBN 0-674-30776-3.

[4] Laidler K. J. (1978): Physical chemistry with biological applications. Benjamin/Cummings, Menlo Park,ISBN 0-8053-5680-0.

[5] Nelson D. L., Cox M. M. (2013): Lehninger principles of biochemistry. W. H. Freeman and Co.,ISBN 978-1-4641-0962-1.

[6] Kapur Pojskić L., Ed. (2014): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju, 2. izdanje. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo,ISBN 978-9958-9344-8-3.

[7] Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Ed. (2005): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo,ISBN 9958-9344-1-8.

[8] Lindhorst T. K. (2007): Essentials of carbohydrate chemistry and biochemistry. Wiley-VCH,ISBN 3527315284.

[9] Hunter G. K. (2000): Vital Forces. The discovery of the molecular basis of life. Academic Press, London 2000,ISBN 0-12-361811-8.

[10] Bryce C. F. A. (1979): SAM – semantics and misunderstandings. Trends Biochem. Sci., 4 (3): N62.

[11] ttp://jn.nutrition.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=10736319.

[12] ttp://www.pnas.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=10781068|doi=10.1073/pnas.090091397 |pmc=18283.

[13] Meyer J. (2008): Iron-sulfur protein folds, iron-sulfur chemistry, and evolution. J. Biol. Inorg. Chem., 13 (2): 157–170.

[14] Palmer T. (19819: Understanding enzymes. Horwood, New York,ISBN 0-85312-307-1.

[15] Cox M., Lehninger A. L., Nelson D. R. (2000): Lehninger principles of biochemistry, 3rd Ed. Worth Publishers, New York,ISBN 1-57259-153-6.

[16] Farrell S. O., Campbell M. K. (2009): Biochemistry. Brooks Cole, Pacific Grove,ISBN 0-495-39041-0.

[17] ttp://www.jbc.org/cgi/reprint/263/17/7913 Arhivirano16. 12. 2008. naWayback Machine.

[18] ttp://www.jbc.org/cgi/reprint/249/15/4879 Arhivirano25. 5. 2009. naWayback Machine.

[19] ttp://jxb.oxfordjournals.org/cgi/content/full/53/375/1689|doi=10.1093/jxb/erf038.

[20] ttp://www.biochemj.org/bj/347/0001/bj3470001.htm.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]