Vad är ett isoenzym?
Isoenzym är enzymer som katalyserar identiska kemiska reaktioner men består av olika aminosyrasekvenser. De kallas ibland isozymer. Isoenzym produceras av olika gener och är inte överflödiga trots deras liknande funktioner. De förekommer i många vävnader i kroppen och är viktiga för olika utvecklings- och metabola processer.
När en organisme utvecklas inträffar ibland genduplikation. Detta kan vara ett resultat av homolog rekombination eller genreparation. När naturlig selektion gynnar det duplicerade genetiska materialet, som i de fall där samma gen är användbar för olika processer, behålls duplikatkodningen och isoenzymer bildas.
Isoenzym är användbara biokemiska markörer och kan mätas i blodomloppet för att diagnostisera medicinska tillstånd. Alkaliskt fosfatas (ALP) och laktatdehydrogenas (LDH) är exempel på isoenzymer som vanligtvis används för detta ändamål.
LDH är viktigt för anaerob andning. När syrgasnivåerna är låga konverterar LDH pyruvat till laktat, vilket ger en källa till muskelkraft. Detta enzym finns i fem isoenzymvarianter i människokroppen, numrerade LDH-1 till LDH-5, och kan hittas i olika vävnader, inklusive hjärta, lever och lungor.
Höga nivåer av specifika LDH-isoenzymer kan indikera vävnadsskada. Till exempel, efter en hjärtattack, är serumnivån av LDH-1 högre än för LDH-2 eftersom den skadade hjärtvävnaden, som är rik på LDH-1, frisätter det isoenzym i blodomloppet. Höga nivåer av LDH-5 finns främst i tumörer och kan indikera förekomst av cancer.
ALP är ett enzym som avlägsnar fosfatgrupper från molekyler i kroppen och är viktigt för korrekt funktion av levern, tarmen och moderkakan. Onormalt höga eller låga nivåer av ALP kan indikera olika tillstånd, inklusive leversjukdom, bensjukdom och graviditet. Ett ALP-isoenzym är också involverat i bentillväxt, och höga nivåer av detta isoenzym kan indikera ny benbildning.
Isoenzym kan differentieras från varandra med användning av gelelektrofores. Vid gelelektrofores dras isoenzymfragment genom en tjock gel med en elektrisk laddning. Varje isoenzym har en egen laddning på grund av sin unika aminosyrasekvens. Detta möjliggör gelelektrofores för att separera fragmenten i band för identifiering.
Som molekylära markörer är isoenzymer användbara inom populationsgenetik. Isoenzymstudier genomförs på befolkningsnivå för att analysera genetisk variation och genflöde. Närvaron av isoenzymer kan analyseras i fall av nya fenotyper eller fysiologiska variationer inom arter.