Che cos'è un isoenzima?
Gli isoenzimi sono enzimi che catalizzano reazioni chimiche identiche ma sono composti da diverse sequenze di aminoacidi. A volte vengono chiamati isozimi. Gli isoenzimi sono prodotti da geni diversi e non sono ridondanti nonostante le loro funzioni simili. Si verificano in molti tessuti in tutto il corpo e sono importanti per diversi processi di sviluppo e metabolici.
Man mano che un organismo evolve, si verificano occasionalmente duplicazioni geniche. Questo potrebbe essere il risultato di una ricombinazione omologa o di una riparazione genica. Quando la selezione naturale favorisce il materiale genetico duplicato, come nei casi in cui lo stesso gene è utile per processi diversi, viene mantenuta la codifica duplicata e si formano isoenzimi.
Gli isoenzimi sono utili marker biochimici e possono essere misurati nel flusso sanguigno per diagnosticare condizioni mediche. La fosfatasi alcalina (ALP) e la lattato deidrogenasi (LDH) sono esempi di isoenzimi comunemente usati per questo scopo.
LDH è essenziale per la respirazione anaerobica. Quando i livelli di ossigeno sono bassi, l'LDH converte il piruvato in lattato, fornendo una fonte di energia muscolare. Questo enzima esiste in cinque varietà di isoenzima nel corpo umano, numerate da LDH-1 a LDH-5, e può essere trovato in vari tessuti, tra cui cuore, fegato e polmoni.
Livelli elevati di isoenzimi LDH specifici possono indicare danni ai tessuti. Ad esempio, dopo un attacco di cuore, il livello sierico di LDH-1 è superiore a quello di LDH-2 perché il tessuto cardiaco danneggiato, che è ricco di LDH-1, rilascia quell'isoenzima nel flusso sanguigno. Alti livelli di LDH-5 si trovano principalmente nei tumori e possono indicare la presenza di cancro.
L'ALP è un enzima che rimuove i gruppi fosfato dalle molecole del corpo ed è importante per la corretta funzione del fegato, dell'intestino e della placenta. Livelli anormalmente alti o bassi di ALP possono indicare una varietà di condizioni, tra cui malattie del fegato, malattie delle ossa e gravidanza. Un isoenzima ALP è anche coinvolto nella crescita ossea e alti livelli di questo isoenzima possono indicare una nuova formazione ossea.
Gli isoenzimi possono essere differenziati l'uno dall'altro mediante elettroforesi su gel. Nell'elettroforesi su gel, i frammenti di isoenzima vengono estratti attraverso un gel spesso da una carica elettrica. Ogni isoenzima ha una sua carica distinta a causa della sua sequenza amminoacidica unica. Ciò consente all'elettroforesi su gel di separare i frammenti in bande per l'identificazione.
Come marcatori molecolari, gli isoenzimi sono utili nella genetica delle popolazioni. Gli studi di isoenzima sono condotti a livello di popolazione per analizzare la variazione genetica e il flusso genico. La presenza di isoenzimi può essere analizzata in caso di nuovi fenotipi o variazioni fisiologiche all'interno delle specie.