Wat is een isoenzym?

Isoenzymen zijn enzymen die identieke chemische reacties katalyseren, maar zijn samengesteld uit verschillende aminozuursequenties. Ze worden soms isozymen genoemd. Isoenzymen worden geproduceerd door verschillende genen en zijn niet overbodig ondanks hun vergelijkbare functies. Ze komen voor in veel weefsels in het hele lichaam en zijn belangrijk voor verschillende ontwikkelings- en metabolische processen.

Naarmate een organisme evolueert, treedt er af en toe genduplicatie. Dit kan het gevolg zijn van homologe recombinatie of genherstel. Wanneer natuurlijke selectie de voorkeur geeft aan het dubbele genetische materiaal, zoals in gevallen waarin hetzelfde gen nuttig is voor verschillende processen, wordt de dubbele codering behouden en worden isoenzymen gevormd.

isoenzymen zijn bruikbare biochemische markers en kunnen in de bloedbaan worden gemeten om medische aandoeningen te diagnosticeren. Alkalische fosfatase (ALP) en lactaatdehydrogenase (LDH) zijn voorbeelden van isoenzymen die vaak voor dit doel worden gebruikt.

LDH is essentieel voor anaërobe respiratie. Wanneer de zuurstofniveaus laag zijn, zet LDH pyruvaat om in lactaat, waardoor een bron van spier energie wordt geboden. Dit enzym bestaat in vijf isoenzymvariëteiten in het menselijk lichaam, genummerd LDH-1 tot LDH-5, en kan worden gevonden in verschillende weefsels, waaronder het hart, de lever en de longen. Na een hartaanval is het serumniveau van LDH-1 bijvoorbeeld hoger dan dat van LDH-2 omdat het beschadigde hartweefsel, dat rijk is aan LDH-1, dat isoenzym in de bloedbaan vrijgeeft. Hoge niveaus van LDH-5 worden voornamelijk gevonden in tumoren en kunnen de aanwezigheid van kanker aangeven.

ALP is een enzym dat fosfaatgroepen uit moleculen in het lichaam verwijdert en belangrijk is voor de juiste functie van de lever, darmen en placenta. Abnormaal hoge of lage niveaus van ALP kunnen duiden op een verscheidenheid aan aandoeningen, waaronder leverziekte, bone ziekte en zwangerschap. Een ALP -isoenzym is ook betrokken bij botgroei en hoge niveaus van dit isoenzyme kunnen wijzen op nieuwe botvorming.

Isoenzymen kunnen van elkaar worden onderscheiden met behulp van gelelektroforese. In gelelektroforese worden isoenzymfragmenten door een elektrische lading door een dikke gel getekend. Elk isoenzym heeft een eigen lading vanwege zijn unieke aminozuursequentie. Hierdoor kunnen gelelektroforese de fragmenten in banden scheiden voor identificatie.

Als moleculaire markers zijn isoenzymen nuttig in populatiegenetica. Isoenzymstudies worden uitgevoerd op populatieniveau om genetische variatie en genenstroom te analyseren. De aanwezigheid van isoenzymen kan worden geanalyseerd in gevallen van nieuwe fenotypes, of fysiologische variaties, binnen soorten.