Изоферменты

ИЗОФЕРМЕНТЫ (изоэнзимы, изозимы), ферменты, катализирующие идентичные р-ции, но отличающиеся друг от друга строением и каталитич. св-вами. К изоферментам относят только те формы ферментов, появление к-рых связано с генетически детерминир. различиями в первичной структуре пептидной цепи. Более широкое понятие - множественные формы ферментов - включает как изоферменты, так и те формы ферментов, к-рые обладают св-вами изоферментов, но образуются в результате посттрансляц. модификаций. Последние могут осуществляться, напр., в результате гликозилирования, фосфорилирования, аденилирования, амидирования и деамидирования остатков глутаминовой и аспарагиновой к-т пептидной цепи, а также путем частичного протеолиза последней с образованием более низкомол. продуктов. В модификации пептидных цепей участвуют специфич. ферменты - аденилилтрансфераза, гликозилтрансферазы, протеазы, фосфокиназы и др. Изоферментам свойственны большинству ферментов, в т. ч. их мембраносвязанным формам, участвующим в метаболич. процессах, обеспечивающих выделение энергии при физ. нагрузках и покое (напр., для изоцитратдегидрогеназы, пируваткиназы, фруктозодифосфатальдолазы).

Состав и соотношение форм изоферментов (спектр изоферментов) изменяется в зависимости от их локализации в органах и тканях организмов одного вида и даже в разных субклеточных органеллах одной и той же клетки. На спектр изоферментов оказывает влияние разное физиол. состояние организма и патологич. процессы, происходящие в нем. Поскольку изоферменты различаются по своим св-вам (оптимуму рН, активации ионами, по сродству к субстратам, ингибиторам, активаторам, кофакторам), то характер их распределения отражает регуляторные механизмы, контролирующие метаболизм. Так, напр., лактатдегидрогеназа представлена в организме человека и животных пятью формами, каждая из к-рых представляет собой тетрамер, состоящий из субъединиц двух типов (a и b) в разных соотношениях. В сердце и печени представлена в осн. форма a₄, а в мышцах - b₄. Первая ингибируется избытком пировиноградной к-ты и поэтому преобладает в органах с аэробным типом метаболизма, вторая не ингибируется избытком этой к-ты и преобладает в мышцах с высоким уровнем гликолиза. О важной роли изоферментов в тонкой регуляции метаболич. процессов свидетельствует также изменение их спектра под влиянием разл. воздействий и физиол. состояний (охлаждение, гипоксия, денервация и др.). Для исследования спектра изоферментов используют ионообменную хроматографию, гель-фильтрацию, электрофорез и изоэлектрофокусирование, а также иммунохим. методы с использованием антител. Наиб. широко используется дискэлектрофорез в полиакриламидном геле. Однако применение только этого метода для поиска изоферментов недостаточно, т.к. он не позволяет выявить генетически разл. формы ферментов, не различающиеся по заряду. В связи с этим для более полной характеристики спектра изоферментов необходимо применять иммунохим. анализ и сравнивать спектры изоферментов мутантов. При выявлении изоферментов необходимо избегать условий выделения, при к-рых возможно возникновение артефактных форм. Так, для предотвращения частичного протеолиза в процессе выделения и хранения работу часто проводят в присут. ингибиторов протеаз. При разделении мембранных ферментов необходимо максимально снижать концентрацию детергента, что позволяет избежать появления новых форм в результате образования мицелл с разным содержанием искомого мембранного фермента. Процедура выделения изоферментов должна быть максимально сокращена по времени. Анализ спектра изоферментов в количественном и качественном отношениях в разл. тканях и органах человека имеет большое значение для диагностики нек-рых заболеваний, в т. ч. и связанных с генетич. аномалиями. Напр., инфаркт миокарда сопровождается резким увеличением активности двух форм лактатдегидрогеназ - a₄ и b₄, причем эта аномалия сохраняется длит. время и может служить показателем течения болезни. Разл. формы гепатита сопровождаются изменениями спектров аспартатаминотрансферазы, малатдегидрогеназы, щелочной фосфатазы и нек-рых др. ферментов. При диагностике ряда онкологич. заболеваний данные по анализу спектра изоферментов являются важным подтверждением диагноза и используются для прогноза метастазирования. Существование изоферментов установлено в 40-50-х гг. 20 в., когда были существенно усовершенствованы методы разделения белков.

Уилкинсон Дж., Изоферменты, пер. с англ., М., 1968; Редькин П. С., "Успехи современной биологии". 1974, т. 78. № 4. с. 42-56; Денисова Г. Ф., там же, 1977. т. 84. № 1, с. 22-37; Мецлер Д., Биохимия, пер. с англ., т. 2. М., 1980. с. 66-68. Н. Д. Габриэлян.

Читайте еще

Изоферменты — строение и роль в диагностике

Ферменты в плазме крови — индикаторы здоровья

Ферменты — основы и классификация

Ферменты — катализаторы жизни

Апофермент — роль и значение в биохимии

Строение и функции ферментов

Свойства ферментов — термолабильность и зависимость от рН

Протеолитические ферменты — функции и применение

Антиферменты и их роль в биологии

Протеолитические ферменты — роль и функции в организме

Механизмы регуляции активности ферментов

Механизмы действия ферментов — от структуры к функции

Топоизомеразы и их роль в биологии ДНК

Медицинская энзимология — основы и перспективы

Регуляция активности ферментов