Co je isoenzym?

Isoenzymy jsou enzymy, které katalyzují identické chemické reakce, ale jsou složeny z různých aminokyselinových sekvencí. Někdy jsou označovány jako izozymy. Isoenzymy jsou produkovány různými geny a nejsou nadbytečné navzdory jejich podobným funkcím. Vyskytují se v mnoha tkáních v celém těle a jsou důležité pro různé vývojové a metabolické procesy.

Jak se organismus vyvíjí, občas dochází k duplikování genu. To může být výsledkem homologní rekombinace nebo genové opravy. Když přirozený výběr zvýhodňuje duplicitní genetický materiál, jako v případech, kdy je stejný gen použitelný pro různé procesy, je duplikované kódování zachováno a vytvářejí se isoenzymy.

Izoenzymy jsou užitečné biochemické markery a mohou být měřeny v krevním řečišti pro diagnostiku zdravotních stavů. Alkalická fosfatáza (ALP) a laktátdehydrogenáza (LDH) jsou příklady isoenzymů, které se pro tento účel běžně používají.

LDH je nezbytný pro anaerobní dýchání. Když jsou hladiny kyslíku nízké, LDH přeměňuje pyruvát na laktát, čímž poskytuje zdroj svalové energie. Tento enzym existuje v lidském těle v pěti variantách izoenzymů, číslovaných LDH-1 až LDH-5, a lze jej nalézt v různých tkáních, včetně srdce, jater a plic.

Zvýšené hladiny specifických izoenzymů LDH mohou indikovat poškození tkáně. Například po infarktu je sérová hladina LDH-1 vyšší než hladina LDH-2, protože poškozená srdeční tkáň, která je bohatá na LDH-1, uvolňuje tento isoenzym do krevního řečiště. Vysoké hladiny LDH-5 se nacházejí především v nádorech a mohou indikovat přítomnost rakoviny.

ALP je enzym, který odstraňuje fosfátové skupiny z molekul v těle a je důležitý pro správnou funkci jater, střev a placenty. Abnormálně vysoká nebo nízká hladina ALP může naznačovat různé stavy, včetně onemocnění jater, kostí a těhotenství. Izoenzym ALP se také podílí na růstu kostí a vysoká hladina tohoto isoenzymu může naznačovat novou tvorbu kostí.

Izoenzymy lze od sebe odlišit gelovou elektroforézou. Při gelové elektroforéze se fragmenty isoenzymu protahují silným gelem elektrickým nábojem. Každý isoenzym má svůj vlastní náboj kvůli své jedinečné aminokyselinové sekvenci. To umožňuje gelovou elektroforézou oddělit fragmenty do pásů pro identifikaci.

Jako molekulární markery jsou isoenzymy užitečné v populační genetice. Studie isoenzymu se provádějí na úrovni populace za účelem analýzy genetických variací a toku genů. Přítomnost isoenzymů může být analyzována v případě nových fenotypů nebo fyziologických variací v rámci druhu.