Useimmat entsyymit katalyyttisen aktiivisuuden toteuttamiseksi tarvitsevat apuelementtejä - kofaktoreita. Nämä aineet eivät ole luonteeltaan proteiinia, eivätkä ne aina ole entsyymimolekyylin rakenneosa. Proteiinin ja kofaktorin toiminnallista kompleksia kutsutaan holoentsyymiksi, ja vain proteiiniosaa kutsutaan apoentsyymiksi. Kofaktoria, joka on pysyvästi osa entsyymiä ja joka on liitetty siihen kovalenttisilla sidoksilla, kutsutaan proteettiseksi ryhmäksi.
Laajemmassa merkityksessä kofaktori on lisäryhmä missä tahansa monimutkaisessa proteiinissa, joka pitää sen toiminnallisessa tilassa. Entsyymiproteiineissa kofaktorit voivat olla suoraan mukana katalyysireaktiossa.
Kofaktorien ominaisuudet ja tyypit
Kofaktorit ovat pienimolekyylisiä aineita, jotka on kemiallisesti jaettu kahteen suureen ryhmään:
- kaksiarvoisten metallien (sinkki, magnesium,kalium, kupari, mangaani, rauta jne.);
- koentsyymit - orgaaniset ei-proteiiniyhdisteet.
Koentsyymit puolestaan jaetaan vitamiineiksi johdannaisineen ja luonteeltaan ei-vitamiiniyhdisteiksi. Jälkimmäiset sisältävät:
- UDP-glukoosi;
- nukleotidit;
- metalliporfyriinit;
- FAD, YLI+, NADP+;
- glutationi;
- ubikinoni;
- S-adenosyylimetioniini.
Kofaktorit voivat muodostaa sekä vahvoja kovalenttisia että heikkoja sidoksia entsyymien kanssa. Jotkut ryhmät ovat vuorovaikutuksessa polypeptidiosan kanssa niin voimakkaasti, että niitä on vaikea erottaa edes kemiallisesti.
Vaikeudet määritellä käsitteet "kofaktori" ja "koentsyymi"
Suppeassa merkityksessä kofaktorit ovat metalli-ioneja ja koentsyymit ovat orgaanisia ryhmiä. Jos tarkastellaan näitä alkuaineita niiden toiminnallisen merkityksen näkökulmasta, niin kofaktori ei osallistu katalyysireaktioon, joten se ei ole koentsyymi. Yleistetyssä tulkinnassa koentsyymi on kofaktorin erikoistapaus.
Tällainen joukko tulkintoja johtuu siitä, että nykyaikaisessa biokemiassa nämä termit ovat moniselitteisiä käsitteitä, joilla ei ole yleispätevää määritelmää.
Kofaktorien biologinen rooli
Entsyymikofaktorit voivat suorittaa erilaisia toimintoja, mukaan lukien:
- osallistuminen tertiääristen ja kvaternaaristen konformaatioiden muodostumiseen ja stabilointiin;
- alustan tai katalyyttisen keskuksen stabilointi varmistaenniiden välinen täydentävyys;
- osallistuminen katalyysiin lisäsubstraattina;
- entsymaattisen aktiivisuuden säätely;
- osallistuminen redox-reaktioihin.
Vaikutusmekanismista ja kofaktorin kemiallisesta luonteesta huolimatta entsyymi ei voi suorittaa katalyyttistä aktiivisuutta sen puuttuessa. On kuitenkin olemassa pieni ryhmä entsyymejä, joiden toiminta ei liity kofaktoreihin.
