HOLOENZYME: ĐẶC ĐIỂM, CHỨC NĂNG VÀ VÍ DỤ - SINH HỌC - 2026

Một holoenzyme là một enzyme được tạo thành từ một phần protein gọi là apoenzyme kết hợp với một phân tử phi protein gọi là cofactor. Cả apoenzyme và cofactor đều không hoạt động khi chúng ở riêng rẽ; nghĩa là, để hoạt động chúng phải được kết hợp với nhau.

Do đó, holoenzyme là các enzym kết hợp và do đó, chúng có hoạt tính xúc tác. Enzyme là một loại phân tử sinh học có chức năng cơ bản là tăng tốc độ phản ứng của tế bào. Một số enzym cần sự trợ giúp của các phân tử khác, được gọi là đồng yếu tố.

Apoenzyme + cofactor = holoenzyme

Cofactors bổ sung cho apoenzyme và tạo thành holoenzyme hoạt động thực hiện xúc tác. Những enzym yêu cầu một đồng yếu tố cụ thể được gọi là enzym liên hợp. Chúng có hai thành phần chính: đồng yếu tố, có thể là ion kim loại (vô cơ) hoặc phân tử hữu cơ; apoenzyme, phần protein.

nét đặc trưng

Được hình thành bởi apoenzyme và đồng yếu tố

Apoenzyme là một phần protein của phức hợp, và các đồng yếu tố có thể là các ion hoặc phân tử hữu cơ.

Họ thừa nhận nhiều loại đồng yếu tố

Có một số loại đồng yếu tố giúp hình thành holoenzyme. Một số ví dụ là các coenzyme và vitamin phổ biến, ví dụ: vitamin B, FAD, NAD +, vitamin C và coenzyme A.

Một số đồng yếu tố với các ion kim loại, ví dụ: đồng, sắt, kẽm, canxi và magiê, trong số những chất khác. Một lớp đồng nhân tố khác được gọi là nhóm chân tay giả.

Công đoàn tạm thời hoặc vĩnh viễn

Các đồng yếu tố có thể liên kết với apoenzyme với cường độ khác nhau. Trong một số trường hợp, công đoàn yếu và tạm thời, trong khi trong những trường hợp khác, công đoàn mạnh đến mức vĩnh viễn.

Trong trường hợp liên kết là tạm thời, khi đồng yếu tố bị loại bỏ khỏi holoenzyme, nó sẽ quay trở lại apoenzyme và không còn hoạt động.

Chức năng

Holoenzyme là một enzym sẵn sàng thực hiện chức năng xúc tác của nó; nghĩa là, để đẩy nhanh các phản ứng hóa học nhất định được tạo ra trong các lĩnh vực khác nhau.

Các chức năng có thể khác nhau tùy thuộc vào hoạt động cụ thể của holoenzyme. Trong số quan trọng nhất, DNA polymerase nổi bật, có chức năng đảm bảo sao chép DNA được thực hiện chính xác.

Ví dụ về các holoenzyme phổ biến

RNA polymerase

RNA polymerase là một holoenzyme xúc tác phản ứng tổng hợp RNA. Holoenzyme này cần thiết để xây dựng các sợi RNA từ các sợi khuôn mẫu DNA có chức năng như khuôn mẫu trong quá trình phiên mã.

Chức năng của nó là thêm ribonucleotide ở đầu 3 của phân tử RNA đang phát triển. Ở sinh vật nhân sơ, apoenzyme của RNA polymerase cần một đồng yếu tố gọi là sigma 70.

DNA polymerase

DNA polymerase cũng là một holoenzyme xúc tác phản ứng trùng hợp DNA. Enzyme này thực hiện một chức năng rất quan trọng đối với tế bào vì nó phụ trách sao chép thông tin di truyền.

DNA polymerase cần một ion tích điện dương, thường là magiê, để thực hiện chức năng của nó.

Có một số loại DNA polymerase: DNA polymerase III là một holoenzyme có hai enzyme lõi (Pol III), mỗi enzyme bao gồm ba tiểu đơn vị (α, ɛ và θ), một kẹp trượt có hai tiểu đơn vị beta và một phức hợp cố định tính phí có nhiều đơn vị con (δ, τ, γ, ψ và χ).

Anhydrase cacbonic

Anhydrase cacbonic, còn được gọi là carbonat khử nước, thuộc một họ holoenzym xúc tác cho quá trình chuyển đổi nhanh chóng carbon dioxide (CO2) và nước (H20) thành bicarbonate (H2CO3) và proton (H +).

Enzyme yêu cầu một ion kẽm (Zn + 2) làm đồng yếu tố để thực hiện chức năng của nó. Phản ứng được xúc tác bởi carbonic anhydrase là có thể đảo ngược, vì lý do này hoạt động của nó được coi là quan trọng vì nó giúp duy trì sự cân bằng axit-bazơ giữa máu và các mô.

Huyết sắc tố

Hemoglobin là một holoenzyme rất quan trọng để vận chuyển khí trong mô động vật. Protein này có trong tế bào hồng cầu chứa sắt (Fe + 2), và chức năng của nó là vận chuyển oxy từ phổi đến các khu vực khác của cơ thể.

Cấu trúc phân tử của hemoglobin là một tetramer, có nghĩa là nó bao gồm 4 chuỗi polypeptide hoặc tiểu đơn vị.

Mỗi tiểu đơn vị của holoenzyme này chứa một nhóm heme và mỗi nhóm heme chứa một nguyên tử sắt có thể liên kết với các phân tử oxy. Nhóm heme của hemoglobin là nhóm giả của nó, cần thiết cho chức năng xúc tác của nó.

Cytochrome oxidase

Cytochrome oxidase là một loại enzyme tham gia vào quá trình sản xuất năng lượng, được thực hiện trong ty thể của hầu hết mọi sinh vật.

Nó là một holoenzyme phức tạp đòi hỏi sự hợp tác của một số đồng yếu tố nhất định, các ion sắt và đồng, để xúc tác phản ứng chuyển điện tử và sản xuất ATP.

Pyruvate kinase

Pyruvate kinase là một holoenzyme quan trọng khác đối với tất cả các tế bào, vì nó tham gia vào một trong những con đường trao đổi chất phổ biến: đường phân.

Chức năng của nó là xúc tác chuyển một nhóm photphat từ một phân tử gọi là phosphoenolpyruvate sang một phân tử khác gọi là adenosine diphosphat, để tạo thành ATP và pyruvate.

Apoenzyme yêu cầu cation kali (K`) và magiê (Mg + 2) làm đồng yếu tố để tạo thành holoenzyme chức năng.

Pyruvate carboxylase

Một ví dụ quan trọng khác là pyruvate carboxylase, một holoenzyme xúc tác chuyển nhóm carboxyl thành phân tử pyruvate. Do đó, pyruvate được chuyển thành oxaloacetate, một chất trung gian quan trọng trong quá trình trao đổi chất.

Để hoạt động về mặt chức năng, apoenzyme pyruvate carboxylase yêu cầu một đồng yếu tố gọi là biotin.

Acetyl CoA cacboxylase

Acetyl-CoA cacboxylase là một holoenzyme có đồng yếu tố, như tên gọi của nó, là coenzyme A.

Khi apoenzyme và coenzyme A kết hợp với nhau, holoenzyme được xúc tác để thực hiện chức năng của nó: chuyển một nhóm cacboxyl thành acetyl-CoA để chuyển nó thành malonyl coenzyme A (malonyl-CoA).

Acetyl-CoA thực hiện các chức năng quan trọng trong cả tế bào động vật và tế bào thực vật.

Monoamine oxidase

Đây là một holoenzyme quan trọng trong hệ thần kinh của con người, chức năng của nó là thúc đẩy sự suy thoái của một số chất dẫn truyền thần kinh.

Để monoamine oxidase có hoạt tính xúc tác, nó cần phải liên kết cộng hóa trị với đồng yếu tố của nó, flavin adenine dinucleotide (FAD).

Lactate dehydrogenase

Lactate dehydrogenase là một holoenzyme quan trọng đối với tất cả sinh vật sống, đặc biệt là trong các mô tiêu thụ nhiều năng lượng, chẳng hạn như tim, não, gan, cơ xương, phổi, v.v.

Enzyme này yêu cầu sự hiện diện của đồng yếu tố của nó, nicotinamide adenine dinucleotide (NAD), để xúc tác phản ứng chuyển hóa pyruvate thành lactate.

Catalase

Catalase là một holoenzyme quan trọng trong việc ngăn ngừa độc tính tế bào. Chức năng của nó là phân hủy hydrogen peroxide, một sản phẩm của quá trình trao đổi chất tế bào, thành oxy và nước.

Apoenzyme của catalase yêu cầu hai yếu tố đồng yếu tố để kích hoạt: ion mangan và nhóm giả HEMO, tương tự như hemoglobin.

Người giới thiệu

1. Agrawal, A., Gandhe, M., Gupta, D., & Reddy, M. (2016). Nghiên cứu sơ bộ về Lactate Dehydrogenase huyết thanh (LDH) - Dấu ấn sinh học tiên lượng trong ung thư biểu mô vú. Tạp chí Nghiên cứu Chẩn đoán và Lâm sàng, 6–8.
2. Athappilly, FK, & Hendrickson, WA (1995). Cấu trúc vùng biotinyl của acetyl-coenzyme Một carboxylase được xác định bằng cách phân chia MAD. Cấu trúc, 3 (12), 1407–1419.
3. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Hóa sinh (xuất bản lần thứ 8). WH Freeman và Công ty.
4. Butt, AA, Michaels, S., & Kissinger, P. (2002). Mối liên quan giữa nồng độ lactate dehydrogenase trong huyết thanh với các bệnh nhiễm trùng cơ hội đã chọn và tiến triển của HIV. Tạp chí Quốc tế về Bệnh Truyền nhiễm, 6 (3), 178–181.
5. Fegler, J. (1944). Chức năng của Carbonic Anhydrase trong máu. Bản chất, 137–38.
6. Gaweska, H., & Fitzpatrick, PF (2011). Cấu trúc và cơ chế của họ monoamine oxidase. Khái niệm phân tử sinh học, 2 (5), 365–377.
7. Gupta, V., & Bamezai, RNK (2010). Người pyruvate kinase M2: Một loại protein đa chức năng. Khoa học Protein, 19 (11), 2031–2044.
8. Jitrapakdee, S., St Maurice, M., Rayment, I., Cleland, WW, Wallace, JC, & Attwood, PV (2008). Cấu trúc, cơ chế và sự điều hòa của pyruvate carboxylase. Tạp chí Hóa sinh, 413 (3), 369-387.
9. Muirhead, H. (1990). Isoenzyme của pyruvate kinase. Giao dịch xã hội sinh hóa, 18, 193-196.
10. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Sinh học (xuất bản lần thứ 7) Cengage Learning.
11. Supuran, CT (2016). Cấu trúc và chức năng của anhydrase cacbonic. Tạp chí Hóa sinh, 473 (14), 2023–2032.
12. Tipton, KF, Boyce, S., O'Sullivan, J., Davey, GP, & Healy, J. (2004). Monoamine oxidase: sự chắc chắn và không chắc chắn. Hóa dược hiện tại, 11 (15), 1965–1982.
13. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Các nguyên tắc cơ bản của hóa sinh: Sự sống ở cấp độ phân tử (xuất bản lần thứ 5). Wiley.
14. Xu, HN, Kadlececk, S., Profka, H., Glickson, JD, Rizi, R., & Li, LZ (2014). Lactate cao hơn có phải là một dấu hiệu của nguy cơ di căn khối u một nghiên cứu thử nghiệm MRS sử dụng siêu phân cực13C-Pyruvate. X quang học, 21 (2), 223–231.