Wat is een isoenzym?

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

Naarmate een organisme zich ontwikkelt, vindt af en toe gen-duplicatie plaats. Dit kan het gevolg zijn van homologe recombinatie of genreparatie. Wanneer natuurlijke selectie het dubbele genetische materiaal begunstigt, zoals in gevallen waarin hetzelfde gen nuttig is voor verschillende processen, wordt de dubbele codering behouden en worden iso-enzymen gevormd.

Isoenzymen zijn nuttige 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 gewoonlijk voor dit doel worden gebruikt.

LDH is essentieel voor anaërobe ademhaling. Wanneer het zuurstofniveau laag is, zet LDH pyruvaat om in lactaat, wat een bron van spierenergie oplevert. 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.

Verhoogde niveaus van specifieke LDH-iso-enzymen kunnen wijzen op weefselschade. 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 afgeeft. Hoge niveaus van LDH-5 worden voornamelijk in tumoren gevonden en kunnen wijzen op de aanwezigheid van kanker.

ALP is een enzym dat fosfaatgroepen uit moleculen in het lichaam verwijdert en is belangrijk voor de juiste werking van de lever, darmen en placenta. Abnormaal hoge of lage niveaus van ALP kunnen wijzen op verschillende aandoeningen, waaronder leverziekte, botziekte en zwangerschap. Een ALP-iso-enzym is ook betrokken bij de botgroei en hoge niveaus van dit iso-enzym kunnen wijzen op nieuwe botvorming.

Isoenzymen kunnen van elkaar worden onderscheiden met behulp van gelelektroforese. Bij gelelektroforese worden isoenzymfragmenten door een dikke gel getrokken door een elektrische lading. Elk isoenzym heeft een eigen lading vanwege zijn unieke aminozuursequentie. Dit maakt gelelektroforese mogelijk om de fragmenten in banden te scheiden voor identificatie.

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