Hva er et isoenzym?

Isoenzymes er enzymer som katalyserer identiske kjemiske reaksjoner, men er sammensatt av forskjellige aminosyresekvenser. De blir noen ganger referert til som isozymes. Isoenzymes produseres av forskjellige gener og er ikke overflødige til tross for lignende funksjoner. De forekommer i mange vev i kroppen og er viktige for forskjellige utviklings- og metabolske prosesser.

Når en organisme utvikler seg, forekommer noen ganger gent duplisering. Dette kan være et resultat av homolog rekombinasjon eller genreparasjon. Når naturlig seleksjon favoriserer duplikat-genetisk materiale, som i tilfeller der det samme genet er nyttig for forskjellige prosesser, beholdes duplikatkodingen, og det dannes isoenzymer.

Isoenzymes er nyttige biokjemiske markører og kan måles i blodomløpet for å diagnostisere medisinske tilstander. Alkalisk fosfatase (ALP) og laktatdehydrogenase (LDH) er eksempler på isoenzymer som ofte brukes til dette formålet.

LDH er viktig for anaerob respirasjon. Når oksygennivået er lavt, konverterer LDH pyruvat til laktat, noe som gir en kilde til muskelenergi. Dette enzymet finnes i fem isoenzymvarianter i menneskekroppen, nummerert LDH-1 til LDH-5, og kan finnes i forskjellige vev, inkludert hjerte, lever og lunger.

Forhøyede nivåer av spesifikke LDH-isoenzymer kan indikere vevsskade. For eksempel, etter et hjerteinfarkt, er serumnivået av LDH-1 høyere enn det for LDH-2 fordi det skadede hjertevevet, som er rikt på LDH-1, frigjør isoenzym i blodomløpet. Høye nivåer av LDH-5 finnes hovedsakelig i svulster og kan indikere tilstedeværelse av kreft.

ALP er et enzym som fjerner fosfatgrupper fra molekyler i kroppen og er viktig for riktig funksjon av leveren, tarmen og morkaken. Unormalt høye eller lave nivåer av ALP kan indikere en rekke forhold, inkludert leversykdom, beinsykdom og graviditet. Et ALP-isoenzym er også involvert i beinvekst, og høye nivåer av dette isoenzymet kan indikere ny bendannelse.

Isoenzymer kan differensieres fra hverandre ved bruk av gelelektroforese. Ved gelelektroforese trekkes isoenzymfragmenter gjennom en tykk gel ved elektrisk ladning. Hvert isoenzym har en egen ladning på grunn av sin unike aminosyresekvens. Dette gjør det mulig for gelelektroforese å skille fragmentene i bånd for identifikasjon.

Som molekylære markører er isoenzymer nyttige i populasjonsgenetikk. Isoenzymundersøkelser er utført på et populasjonsnivå for å analysere genetisk variasjon og genstrøm. Tilstedeværelsen av isoenzymer kan analyseres i tilfeller av nye fenotyper, eller fysiologiske variasjoner, innen arter.