Portál:Otázky z biochemie (1. LF UK, VL)/37. Otázka

			37. Otázka
			Kofaktory, koenzymy a prostetické skupiny. Aktivátory a koaktivátory enzymů. Příklady, biologický význam.
			Otázky z biochemie (1. LF UK, VL)
			Předchozí • Další

Koenzymy

Koenzym (kofaktor) je nízkomolekulární neproteinová struktura připojená k proteinovému řetězci enzymu. Koenzymy mají důležitou roli v přenosu atomů vodíku, elektronů nebo skupin atomů v průběhu enzymově katalyzované reakce. Podle způsobu vazby k bílkovinné části enzymu rozlišujeme:

• disociovatelné koenzymy
• prostetické skupiny

Funkce koenzymů
1. Vznik komplexu 1
2. Regenerace substrátu + přenos x na koenzym
3. Vznik komplexu 2
4. Regenerace koenzymu + vznik produktu

Funkce prostetických skupin

Disociovatelné koenzymy

Jsou udržované v kontaktu s enzymem nekovalentní interakcí. Mohou se snadno oddělit od molekuly původního enzymu a navázat se i na jiný. Patří sem například NAD⁺ nebo NADP⁺.

Prostetické skupiny

Jsou struktury pevně vázané k enzymu převážně kovalentními vazbami. Charakter této vazby dělá z prostetické skupiny stabilní součást enzymu. Patří sem například FMN, FAD a kyselina lipoová.

Struktura NADPH

Působení koenzymů

Je podmíněno dvěma reakcemi. V průběhu těchto dvou reakcí jednak dojde ke katalýze reakce, jednak k současné regeneraci koenzymu. Jak již bylo výše zmíněno, rozlišujeme dva typy koenzymů.

Tyto dva druhy koenzymů se liší způsobem jejich regenerace.

Katalýza a regenerace disociovatelných koenzymů

Nejdříve přijímá disociovatelný koenzym K, navázaný na apoenzym E1 , přenášenou skupinu X od substrátu S1. Dále se komplex K−X naváže na druhý apoenzym E2 a předává v této formě přenášenou skupinu X na produkt S2. Zároveň se regeneruje koenzym K

Katalýza a regenerace prostetických skupin

Průběh reakce u prostetických skupin je kvůli jejich pevné vazbě k apoenzymu odlišný. Hlavní rozdíl je v tom, že katalýzy obou reakcí se účastní pouze jeden apoenzym.

Funkce koenzymů

Koenzymy jsou důležité pro funkce především enzymů, které katalyzují oxidačně redukční děje (oxidoreduktáz), nebo enzymů katalyzujících přenos skupin (transferáz).

Koenzymy oxidoreduktáz

 Podrobnější informace naleznete na stránce Oxidoredukční enzymy.

Tyto koenzymy se podílejí na přenosu atomu vodíku nebo elektronů.

Koenzym	Poznámka
NAD+	přenos redukčních ekvivalentů (hydridových iontů: 2 e-, 1 H+) z katabolických dějů do dýchacího řetězce
NADPH	redukční činidlo biosyntetických procesů, vzniká především v pentózovém cyklu
FMN	přenos redukčních ekvivalentů (2 e-, 2 H+) pomocí dusíkových atomů
FAD	přenos redukčních ekvivalentů (2 e-, 2 H+) pomocí dusíkových atomů
Koenzym Q (ubichinon)	součást mitochondriálního dýchacího řetězce
Kyselina lipoová	vázána amidovou vazbou na postranní řetězec lysinu (označuje se pak jako liponamid), obsahuje intramolekulární disulfidovou vazbu, která působí oxidoredukčně a při redukci přechází na dithiol
Hem	přenáší jen elektrony, např. mitochondriální cytochromy dýchacího řetězce, cytochrom P450
Glutathion	antioxidant v erytrocytech, obsahuje redoxně aktivní intramolekulární disulfidovou vazbu – obdobně jako kyselina lipoová
Kyselina L-askorbová	koenzym monoxygenáz a dioxygenáz, podíl na hydroxylaci prolinových a lysinových zbytků při syntéze kolagenu, syntéze katecholaminů a žlučových kyselin
Tetrahydrobiopterin (BH4, THB)	koenzym účastnící se hydroxylace tyrosinu, fenylalaninu, tryptofanu atd.

Koenzymy transferáz

Tyto koenzymy umožňují přenos skupin.

Koenzym	Poznámka
Nukleosidtrifosfáty: ATP, GTP, UTP, CTP	přenášejí většinou zbytek kyseliny fosforečné, součástí kináz
Koenzym A	obsahuje -SH skupinu, na kterou může thioesterovou vazbou navázat zbytek karboxylové kyseliny, např. acetylkoenzym A
Tetrahydrofolát (THF)	přenáší jednouhlíkaté zbytky (methyl, formyl, methylen)
Pyridoxalfosfát (PLP)	koenzym důležitý pro metabolismus AMK (transaminace, dekarboxylace)
Fosfoadenosinfosfosulfát (PAPS)	přenáší sulfát
S-adenosylmethionin (SAM)	přenáší methyl např. při přeměně noradrenalinu na adrenalin nebo při syntéze kreatinu, metylace DNA
Kobalaminy	koenzymy methyltransferáz – např. methylace homocysteinu na methionin

Koenzymy karboxylačních a dekarboxylačních reakcí

Koenzym	Poznámka
Pyridoxalfosfát (PLP)	koenzym důležitý pro metabolismus AMK (transaminace, dekarboxylace)
Kyselina lipoová	vázána amidovou vazbou na postranní řetězec lysinu příslušného apoenzymu → liponamid, který se účastní oxidativní dekarboxylace 2-oxokyselin
Thiamindifosfát (TPP)	koenzym oxidativní dekarboxylace 2-oxokyselin a transketolasy
Biotin	koenzym všech karboxyláz, reaguje s bikarbonátem (HCO3-) na karboxybiotin, který přenáší CO2 na jiné molekuly a vytváří tak v nich karboxylové skupiny (COOH) – příkladem může být syntéza malonyl-CoA z acetyl-CoA nebo oxalacetátu z pyruvátu

Kofaktory enzymů

Ionty kovů a stopové prvky

Kofaktor	Příklady enzymů
Zn2+	Peptidázy, alkoholdehydrogenáza
Mg2+	Enzymy závislé na ATP, fosfohydrolázy
Mn2+	Superoxiddismutáza, argináza
Fe2+/ Fe3+	Cytochromy, kataláza, peroxidázy
Cu2+	Cytochromoxidáza, aminooxidázy
Mo2+	Xantindehydrogenáza

Organické látky

Kofaktory oxidoreduktáz

Kofaktor	Výchozí vitamin	Lokalizace/funkce
NAD+, NADP+	Kyselina nikotinová	Dýchací řetězec, syntéza MK
FAD, FMN	Riboflavin (B2 )	Dýchací řetězec
Ubichinon/ubichinol		Dýchací řetězec
Hem		Cytochromy

Kofaktory transferáz

Kofaktor	Výchozí vitamin	Lokalizace/funkce
ATP, GTP	Thiamin (B1)	Přenos fosfátového zbytku
TDP (thiamindifosfát)	Thiamin (B1)	Přenos uhlíkatých fragmentů (oxidační dekarboxylace)
PALP (pyridoxalfosfát)	Pyridoxin (B6)	Přenos −NH2 skupin (transaminace), dekarboxylace aminokyselin
THF (tetrahydrofolát)	Folát (kyselina listová)	Přenos jednouhlíkatých fragmentů
CoA (koenzym A)	Pantothenát	Přenos acylů
PAPS (fosfoadenosinfosfosulfát)		Přenos sulfátů
SAM (S-adenosylmethionin)		Methylace
B12-komplex	Kobalamin B12	Přenos CH3 skupiny

Kofaktory lyáz

Kofaktor	Výchozí vitamin	Lokalizace/funkce
PALP (pyridoxalfosfát)	Pyridoxin (B6)	Dekarboxylace

Kofaktory ligáz

Kofaktor	Výchozí vitamin	Lokalizace/funkce
ATP
Karboxybiotin	Biotin	Přenos CO2 (karboxylace)