Фермент с той же функцией, но иной структурой
Различные формы фермента, принадлежащие к одному классу и катализирующие одну и ту же реакцию. Они могут быть образованы из разных субъединиц или кодироваться разными локусами генома. Отличаются электрофоретической подвижностью, термостабильностью или константой Михаэлиса.
Близкие слова
- изофермент
- изоформа фермента
Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) существует в виде пяти изоэнзимов, каждый из которых имеет уникальное соотношение субъединиц H и M.
Анализ изоэнзимного профиля крови позволяет врачу определить источник повреждения тканей при инфаркте миокарда.
Отличие изоэнзимов от аллоферментов и мутантных форм
Важно не путать изоэнзимы с аллоферментами или патологическими мутантными ферментами. Изоэнзимы — это нормальные, генетически детерминированные варианты, присутствующие в организме здорового человека (или организма данного вида) и часто распределенные тканеспецифично. Например, изоэнзим ЛДГ-1 преобладает в сердечной мышце, а ЛДГ-5 — в печени и скелетных мышцах.
Аллоферменты (или полиморфные варианты) различаются между собой у разных особей одного вида (как группы крови), но внутри одной особи обычно присутствует только одна форма. Мутантные ферменты возникают вследствие генетических дефектов и могут приводить к метаболическим заболеваниям, тогда как изоэнзимы являются частью нормальной физиологии.
Структурная основа и механизм образования
Многие ферменты состоят из нескольких субъединиц. Если фермент является тетрамером, а ген кодирует два типа субъединиц (условно A и B), то случайное сочетание этих субъединиц даст 5 возможных комбинаций: AAAA, AAAB, AABB, ABBB, BBBB. Каждая такая комбинация будет иметь слегка отличающиеся свойства, хотя все они будут связывать один и тот же субстрат.
В других случаях изоэнзимы кодируются совершенно разными генами, которые возникли в эволюции в результате дупликации предкового гена. Эти гены могли сохранить функцию катализа одной реакции, но адаптироваться к разным условиям среды или тканям (например, разные изоформы щелочных фосфатаз). Это обеспечивает организму гибкость метаболизма.
Диагностическое и клиническое значение
Поскольку разные ткани содержат разные наборы изоэнзимов, определение их активности в крови служит маркером повреждения конкретных органов. Классический пример — использование изоэнзимного спектра креатинкиназы (КФК). КФК-МВ преимущественно находится в миокарде, поэтому его повышение в сыворотке крови указывает на повреждение сердечной мышцы.
Аналогично, определение изоэнзимов амилазы помогает дифференцировать острый панкреатит от других причин боли в животе, так как поджелудочная железа и слюнные железы выделяют разные изоформы этого фермента. Метод разделения обычно основан на электрофорезе, где изоэнзимы разделяются по заряду.