Yleiset tiedot
Kofaktorit ovat epäorgaanisia ja orgaanisia kemikaaleja, jotka avustavat entsyymejä reaktioiden katalyysin aikana. Koentsyymit ovat ei-proteiinisia orgaanisia molekyylejä, jotka ovat pääasiassa fosforylaation kautta veteen liukenevien vitamiinien johdannaisia; ne sitovat apoentsyymiä proteiineihin muodostaen aktiivisen holoentsyymin. Apoentsyymit ovat entsyymejä, joilla ei ole kunnolliseen toimintaan tarvittavia kofaktoreita; entsyymin sitoutuminen koentsyymiin muodostaa holoentsyymin. Holoentsyymit ovat apoentsyymien aktiivisia muotoja.
kofaktorit voivat olla metalleja tai pieniä orgaanisia molekyylejä, ja niiden ensisijainen tehtävä on avustaa entsyymiaktiivisuutta. Ne kykenevät avustamaan tiettyjen välttämättömien reaktioiden suorittamisessa, joita entsyymi ei pysty suorittamaan yksin. Ne jaetaan koentsyymeihin ja proteesiryhmiin. Holoentsyymillä tarkoitetaan katalyyttisesti aktiivista entsyymiä, joka koostuu sekä apoentsyymistä (entsyymistä ilman kofaktoria) että kofaktorista. Kofaktoreita on kaksi ryhmää: metallit ja pienet orgaaniset molekyylit, joita kutsutaan koentsyymeiksi. Koentsyymit ovat pieniä orgaanisia molekyylejä, joita saadaan yleensä vitamiineista. Proteesiryhmillä tarkoitetaan tiukasti sitoutuneita koentsyymejä, kun taas kosubstraateilla tarkoitetaan löyhästi sitoutuneita koentsyymejä, jotka vapautuvat samalla tavalla substraatteina ja tuotteina. Löyhästi sitoutuvat koentsyymit eroavat substraateista siinä, että eri entsyymit voivat käyttää samoja koentsyymejä oikean entsyymiaktiivisuuden aikaansaamiseksi.
yleinen kaava
metalliset kofaktorit
metalli-ionit ovat yleisiä entsyymin kofaktoreita. Jotkut entsyymit, joita kutsutaan metalloentsyymeiksi, eivät voi toimia ilman sitoutunutta metalli-Ionia aktiivisessa kohdassa. Päivittäisessä ravinnossa tällainen kofaktori on keskeisinä hivenaineina, kuten rauta (Fe3+), mangaani (Mn2+), koboltti (Co2+), kupari (Cu2+), sinkki (Zn2+), seleeni (Se2+) ja molybdeeni (Mo5+). Esimerkiksi MG2+: a käytetään glykolyysissä. Glukoosin muuntamisen ensimmäisessä vaiheessa glukoosi 6-fosfaatiksi, ennen kuin ATP: tä käytetään ADP: n ja yhden fosfaattiryhmän antamiseen, ATP sitoutuu MG2+: aan, joka stabiloi kaksi muuta fosfaattiryhmää, joten on helpompi vapauttaa vain yksi fosfaattiryhmä. Joissakin bakteereissa, kuten suvuissa Azotobacter ja Pyrococcus furiosus, metallisilla kofaktoreilla on myös havaittu olevan tärkeä rooli. Esimerkki toiminnassa olevista kofaktoreista on hiilihappoanhydraasin sinkkivälitteinen funktio tai restriktioendonukleaasin magnesiumvälitteinen funktio.
koentsyymi
A koentsyymi on pieni, orgaaninen, ei-proteiinimolekyyli, joka kuljettaa kemiallisia ryhmiä entsyymien välillä. Se on entsyymin kofaktori eikä muodosta pysyvää osaa entsyymin rakenteessa. Joskus niitä kutsutaan kosubstraateiksi ja pidetään substraatteina, jotka sitoutuvat löyhästi entsyymiin. Aineenvaihdunnassa koentsyymeillä on rooli ryhmänsiirtoreaktioissa, kuten ATP: ssä ja koentsyymi A: ssa, ja hapetus-pelkistysreaktioissa, kuten NAD+: ssa ja koentsyymi Q10: ssä. Koentsyymejä käytetään usein ja kierrätetään. Entsyymillä lisätään ja irrotetaan kemiallisia ryhmiä jatkuvasti. ATP-syntaasientsyymi fosforyloi ja muuntaa ADP: n ATP: ksi, kun taas kinaasi defosforyloi ATP: n takaisin ADP: ksi jatkuvalla nopeudella. Koentsyymimolekyylit ovat useimmiten peräisin vitamiineista. Niitä valmistetaan yleisesti myös nukleotideista, kuten adenosiinitrifosfaatista ja koentsyymi A: sta.
koentsyymiaktiivisuutta ja sen sitoutumisvaikutusta entsyymiin tutkimalla voidaan selvittää tarkemmin, miten entsyymi muuttuu konformaatiollisesti ja toiminnallisesti. Esimerkki on integraalisten kalvoentsyymien MAPEG-ryhmä. Nämä entsyymit ovat ratkaisevia lipofiilisten substraattien katalyyttisessä muuntamisessa, sillä ne osallistuvat arakidonihaposta johdettujen viestimien tuotantoon ja ksenobioottiseen detoksifikaatioon. Käyttämällä sitoutunutta pesuainetta jäljittelemään MAPEG-entsyymin kofaktoria, glutationia, paljastuu uusi lipofiiliselle substraatille ominainen aktiivinen kohta; näin lisätutkimukset voivat paljastaa, miten nämä substraatit sitoutuvat entsyymin toiseen muotoon .
Important CoenzymesEdit
NADHEdit
nicotinamide adenine dinucleotide is a coenzyme derived from vitamin B3. In NAD+ the functional group of the molecule is only the nicotinamide part. NAD+ is capable of carrying and transferring electrons and functions as oxidizing agent in redox reactions. Se toimii myös DNA-ligaasien substraattina translaation jälkeisessä modifikaatiossa, jossa reaktio poistaa asetyyliryhmiä proteiineista. Lisäksi glykolyysissä ja sitruunahappokierrossa NAD+ hapettaa glukoosia ja vapauttaa energiaa, joka sitten siirtyy pelkistämällä nad+: aan NADH: ksi. Myöhemmin NADH purkaa ylimääräisen elektronin oksidatiivisen fosforylaation kautta muodostaen ATP: tä, jota ihminen käyttää päivittäin. Katabolisten reaktioiden lisäksi NADH osallistuu myös anabolisiin reaktioihin, kuten glukoneogeneesiin, ja se auttaa myös välittäjäaineiden tuotannossa aivoissa.
FADHEdit
flaviiniadeniinidinukleotidi on proteesiryhmä, joka NADH: n tavoin toimii pelkistimenä soluhengityksessä ja luovuttaa elektroneja elektroninsiirtoketjuun.
QuinoneEdit
-
1,2-Benzoquinone
-
1,4-Benzoquinone
-
Antrakinoni
yhdisteet, joissa on täysin konjugoituneita aromaattisia renkaita, joihin kaksi happiatomia rajoittuu karbonyyliryhmiksi (eli diketoneiksi). Kinonin rakenne antaa niille kyvyn muodostaa aineita värien kanssa. Niitä on pigmentteinä bakteereissa, sienissä ja eräissä kasveissa, ja ne antavat niille tunnusomaiset värinsä. Lisäksi niitä käytetään erilaisten väriaineiden valmistamiseen teollisiin tarkoituksiin. Biologisissa systeemeissä ne toimivat elektronien vastaanottajina (hapettajina) elektroninsiirtoketjuissa kuten fotosynteesissä ja aerobisessa hengityksessä. Monet luonnolliset tai synteettiset kiniinit osoittavat biologista tai farmakologista toimintaa, ja jotkut tapahtumat osoittavat antitumoraalista toimintaa.
CoAEdit
koentsyymi A, joka on syntetisoitu pantoteenihaposta ATP, toimii asyyliryhmän kantajina kuljettamaan funktionaalisia ryhmiä, kuten asetyyliä (asetyyli-CoA) tai tioestereitä metabolisissa reaktioissa, kuten rasvahappojen hapettumisessa (rasvahappojen synteesi) ja sitruunahappokierrossa (soluhengitys). Se myös siirtää rasvahappoja sytoplasmasta mitokondrioihin. Sen lisäksi, että CoA on kuljettajarooli aineenvaihdunnassa, se on myös itsessään tärkeä molekyyli. Esimerkiksi CoA on tärkeä esiaste HMG-CoA: lle, joka on tärkeä entsyymi kolesterolin ja ketonien metabolisessa synteesissä. Lisäksi se edistää asetyyliryhmän asetyylikoliinin rakenteeseen, joka on tärkeä välittäjäaine, joka vastaa lihasten supistumisen aiheuttamisesta.
yleinen Koentsyymimedit
A-Vitamiinimedit
A-vitamiini jakautuu kahteen molekyyliin, A1-vitamiiniin (retinoli) ja A2-vitamiiniin (dehydroretinoli). Retinoli on aktiivisin ja yleisin muoto. A-vitamiinilla on suuri konjugoitunut ketju, joka toimii molekyylin reaktiivisena kohtana. Toisin kuin useimmat kofaktorit, A-vitamiini käy läpi sekvenssin kemiallisia muutoksia (hapetuksia, vähennyksiä ja isomeroitumisia) ennen kuin se palaa alkuperäiseen muotoonsa. A-vitamiinin elektronien kyky kulkea π-π ∗ {\displaystyle \pi {\text{ to }}\pi ^{*}} 
Cedit-vitamiini
tunnetaan myös askorbiinihappona, C-vitamiinia on melko runsaasti useimmissa kasveissa ja eläimissä lukuun ottamatta kädellisiä, marsuja, lepakoita ja joitakin lintuja. Huolimatta ihmisen kyvyttömyydestä synteesiabsorboida happoa, se on välttämätön monissa biosynteettisissä reiteissä, kuten kollageenin syntetisoinnissa. Puutos johtaa sairauteen, jota kutsutaan Keripukiksi. C-vitamiini auttaa säätelemään immuunijärjestelmää ja lievittää väsyneiden lihasten aiheuttamaa kipua. Sitä tarvitaan myös kollageenin ja noradrenaliinin valmistuksessa. C-vitamiini on myös antioksidantti, joka voi parantaa immuunijärjestelmää stimuloimalla valkosoluja kehossa. C-vitamiini auttaa myös ihoa, hampaita ja luita.
B1-vitamiini
myös tiamiiniksi tai Tiamiinidifosfaatiksi (TPP) nimetty B1-vitamiini on kofaktori oksidatiivisessa dekarboksylaatiossa sekä Krebin syklissä että pyruvaatin muuntamisessa asetyyli-CoA: ksi (tärkeä molekyyli, jota käytetään aineenvaihdunnan sitruunahappokierrossa). Se on laajalti saatavilla ihmisen ruokavaliossa ja erityisen voimakas vehnänalkioissa ja hiivassa. Sen toimivuus johtuu tiatsolirenkaasta, joka stabiloi varauksen ja elektroninsiirron resonanssin kautta.
B2-vitamiini
B2-vitamiini tunnetaan riboflaviinina. B2-vitamiini on flaviiniadeniinidinukleotidin (fad) ja flaviinimononukleotidin (FMN) esiaste, jotka ovat hapettuneiden substraattien koentsyymejä. FAD sisältää riboflaviinia ja adeniinia. FMN sisältää riboflaviinia, minkä vuoksi sitä kutsutaan mononukleotidiksi.
B3-vitamiini
B3-vitamiini on niasiini tai nikotiinihappo, jonka kaava on c5h4nco2h. B3-vitamiini on esiaste NADH: lle, NAD+: lle, NADP+: lle ja NADPH: lle, jotka ovat koentsyymejä kaikissa elävissä soluissa. Nad+ ja NADP+ ovat hapettavia aineita. NADH ja NADPH ovat pelkistäviä aineita.
B6-vitamiini
B6-vitamiini on koentsyymin pyridoksaalifosfaatin (PLP) esiaste, jota tarvitaan tietyissä aminohappojen muunnoksissa, kuten transaminaatiossa, deaminaatiossa ja dekarboksylaatiossa.
B12-vitamiini
B12-vitamiini on nimitys eräälle samantyyppisille yhdisteille, joilla on tämä vitamiinitoiminta. Nämä yhdisteet sisältävät harvinaista alkuainetta kobolttia. Ihmiset eivät voi syntetisoida B12: ta ja heidän on saatava se ruokavaliosta.
Vitamin HEdit
myös biotiini, H-vitamiini on karboksyylikantaja; se sitoo hiilidioksidia ja kuljettaa sitä, kunnes hiilidioksidi luovutetaan karboksylaasireaktioissa. Se on vesiliukoinen ja tärkeä rasvahappojen ja aminohappo leusiinin aineenvaihdunnassa. Puutos johtaa ihottumaan ja hiustenlähtöön, mikä tekee siitä suositun ainesosan kosmetiikassa.
Kedit-vitamiini
K-vitamiinia tarvitaan veren hyytymiseen ja Ca2+ – sitomiseen. K-vitamiinia voidaan syntetisoida suoliston bakteereilla. K-vitamiinia tarvitaan glutamaatin sivuketjun γ-hiilen karboksylaation katalysoimiseen proteiineissa.
ei-entsymaattisia kofaktoreita
kofaktoria käytetään myös laajalti biologisella alalla viittaamaan molekyyleihin, jotka joko aktivoivat, estävät tai joita tarvitaan proteiinin toiminnan kannalta. Esimerkiksi reseptoriproteiineihin sitoutuvia ja aktivoivia ligandeja, kuten hormoneja, kutsutaan kofaktoreiksi tai koaktivaattoreiksi, kun taas reseptoriproteiineja inhiboivia molekyylejä kutsutaan korepressoreiksi.
koaktivaattori voi tehostaa transkription aloitusta stabiloimalla RNA-polymeraasin holoentsyymin muodostumista mahdollistaen promoottorin nopeamman puhdistuman.
korepressori voi tukahduttaa transkription initiaation värväämällä histonideasetylaaseja, jotka katalysoivat asetyyliryhmien poistumista lysiinijäämistä. Tämä lisää histonien positiivista varausta, joka vahvistuu histonien ja DNA: n välisessä vuorovaikutuksessa, jolloin jälkimmäinen on vähemmän saatavilla transkriptioon.