Co to jest izoenzym?

Izoenzymy są enzymami, które katalizują identyczne reakcje chemiczne, ale składają się z różnych sekwencji aminokwasowych. Są czasami nazywane izozymami. Izoenzymy są wytwarzane przez różne geny i nie są zbędne pomimo ich podobnych funkcji. Występują w wielu tkankach w całym ciele i są ważne dla różnych procesów rozwojowych i metabolicznych.

W miarę ewolucji organizmu czasami dochodzi do duplikacji genów. Może to być wynikiem rekombinacji homologicznej lub naprawy genu. Gdy naturalna selekcja faworyzuje zduplikowany materiał genetyczny, tak jak w przypadkach, w których ten sam gen jest użyteczny w różnych procesach, zachowuje się duplikat kodowania i powstają izoenzymy.

Izoenzymy są przydatnymi markerami biochemicznymi i można je mierzyć w krwioobiegu w celu zdiagnozowania chorób. Fosfataza alkaliczna (ALP) i dehydrogenaza mleczanowa (LDH) są przykładami izoenzymów powszechnie stosowanych do tego celu.

LDH jest niezbędny do oddychania beztlenowego. Gdy poziom tlenu jest niski, LDH przekształca pirogronian w mleczan, zapewniając źródło energii mięśniowej. Enzym ten występuje w pięciu odmianach izoenzymów w ludzkim ciele, o numerach od LDH-1 do LDH-5, i można go znaleźć w różnych tkankach, w tym w sercu, wątrobie i płucach.

Podwyższony poziom specyficznych izoenzymów LDH może wskazywać na uszkodzenie tkanki. Na przykład po zawale serca poziom LDH-1 w surowicy jest wyższy niż LDH-2, ponieważ uszkodzona tkanka serca, która jest bogata w LDH-1, uwalnia ten izoenzym do krwioobiegu. Wysokie poziomy LDH-5 występują przede wszystkim w guzach i mogą wskazywać na obecność raka.

ALP jest enzymem, który usuwa grupy fosforanowe z cząsteczek w ciele i jest ważny dla prawidłowego funkcjonowania wątroby, jelit i łożyska. Nienormalnie wysoki lub niski poziom ALP może wskazywać na różne stany, w tym choroby wątroby, choroby kości i ciążę. Izoenzym ALP bierze również udział we wzroście kości, a wysoki poziom tego izoenzymu może wskazywać na tworzenie nowej kości.

Izoenzymy można odróżnić od siebie za pomocą elektroforezy żelowej. W elektroforezie żelowej fragmenty izoenzymu są przeciągane przez gruby żel za pomocą ładunku elektrycznego. Każdy izoenzym ma odrębny ładunek ze względu na unikalną sekwencję aminokwasową. Umożliwia to elektroforezie żelowej rozdzielenie fragmentów na prążki w celu identyfikacji.

Jako markery molekularne izoenzymy są przydatne w genetyce populacyjnej. Badania izoenzymów prowadzone są na poziomie populacji w celu analizy zmienności genetycznej i przepływu genów. Obecność izoenzymów można analizować w przypadku nowych fenotypów lub zmian fizjologicznych w obrębie gatunku.