Изоферменты , или изоэнзимы , или изозимы — различные изоформы или (т.к. различаются строением) одного и того же фермента (т.к. катализируют одну и ту же реакцию ), существующие в одном организме , но, как правило, в разных его клетках , тканях или органах .

Частное определение изоферментов - кодирующиеся разными генами различные изоформы или изотипы одного и того же фермента, существующие в одном организме, им противопоставляются изоформы ферментов, кодируемые разными аллелями одного гена - .

Изоферменты, как правило, высоко гомологичны по аминокислотной последовательности и/или подобны по пространственной конфигурации. Особенно консервативны в сохранении строения активные центры молекул изоферментов.

Биологическое значение

Все изоферменты одного и того же фермента выполняют одну и ту же каталитическую функцию , но могут значительно различаться по степени каталитической активности, по особенностям регуляции, по используемому кофактору ( НАДН или НАДФН для дегидрогеназ ), по распределению в клетке (водорастворимые или связанные с мембраной ) . Эти различия обусловлены эволюционной приспособленностью разных изоферментов к функционированию в различных условиях разных органов, тканей, клеток.

Распределение изоферментов в организме зависит от:

1. Различной организации метаболизма в разных органах. Изоферменты гликогенфосфорилазы в скелетных мышцах и печени имеют разные особенности регуляции, что отражает разную роль расщепления гликогена в этих двух тканях.
2. Различных локализации и метаболической роли изоферментов в одной и той же клетке. Пример - изоферменты в цитозоле и митохондриях .
3. Различных стадий развития в эмбриональных или фетальных тканях и в тканях взрослого человека . Например, печень плода имеет характерное изозимное распределение лактатдегидрогеназы , которое меняется по мере развития органа во взрослую форму. Некоторые ферменты катаболизма глюкозы в злокачественных (раковых) клетках встречаются в виде своих фетальных, а не взрослых изоферментов.
4. Различной реакции изоферментов на аллостерические модуляторы . Это различие полезно для тонкой настройки скорости метаболизма. Гексокиназа IV (глюкокиназа) из печени и изоферменты гексокиназы других тканей различаются по чувствительности к ингибированию глюкозо-6-фосфатом .

Примеры

Примером фермента, имеющего изоферменты, является гексокиназа , имеющая четыре изотипа, обозначаемых римскими цифрами от I до IV. При этом один из изотипов гексокиназы, а именно гексокиназа IV, экспрессируется почти исключительно в печени и обладает особыми физиологическими свойствами, в частности её активность не угнетается продуктом её реакции глюкозо-6-фосфатом.

Ещё одним примером фермента, имеющего изоферменты, является амилаза — панкреатическая амилаза отличается по аминокислотной последовательности и свойствам от амилазы слюнных желёз , кишечника и других органов. Это послужило основой для разработки и применения более надёжного метода диагностики острого панкреатита путём определения не общей амилазы плазмы крови , а именно панкреатической изоамилазы.

Третьим примером фермента, имеющего изоферменты, является креатинфосфокиназа — изотип этого фермента, экспрессируемый в сердце , отличается по аминокислотной последовательности от креатинфосфокиназы скелетных мышц . Это позволяет дифференцировать повреждения миокарда (например, при инфаркте миокарда ) от других причин повышения активности КФК, определяя миокардиальный изотип КФК в крови.

Практическое значение

Определение внутриклеточных изоформ ферментов (в т.ч. изоферментов) в крови помогает диагностировать повреждение определённой ткани, т.к. повышенное содержание этих ферментов в крови указывает на повышение проницаемости мембран клеток (из-за повреждения или даже некроза ).

См. также

1. Изопепсины
2. Изоформы пепсиногена

Примечания