Cofactor

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
O complexo da succinato deshidroxenase mostrando varios cofactores, como unha flavina, grupos ferro-sulfurados, e un hemo.
Grupo ferro-sulfurado [Fe2S2] con dous átomos de ferro e dous de xofre coordinados por catro residuos de cisteína.
O coencima A é un cofactor orgánico. É un nucleótido de adenina e unha parte da súa molécula deriva dunha vitamina.

Un cofactor é xeralmente definido como un composto non proteico de baixo peso molecular que se une a unha proteína (xeralmente encimática) e requírese para a actividade biolóxica da proteína. Os cofactores considéranse moléculas distintas do substrato, que "axudan" na catálise encimática. Para unha discusión sobre a definición do termo véxase o segundo capítulo.

Os cofactores poden clasificarse segundo a súa natureza química en orgánicos e inorgánicos.

  • Os inorgánicos son:
  • Os orgánicos son os coencimas, que poden ser:

Tamén se poden clasificar segundo a forza con que se unan á proteína en: grupos prostéticos, unidos de forma forte e permanente, e coencimas, unidos máis feblemente. Pero é importante salientar que non hai unha clara división entre unión "feble" e "forte" do cofactor co encima.[17] De feito, moitos, como o NAD+ poden estar fortemente unidos nuns encimas e feblemente noutros.[17]. Os cofactores fortemente unidos rexenéranse, en xeral, durante o mesmo ciclo de reacción, mentres que os que están feblemente unidos rexenéranse nunha reacción posterior catalizada por un encima diferente. Neste último caso, o cofactor podería tamén ser considerado un substrato ou cosubstrato.

Cando un encima require un cofactor, a parte proteica do encima (inactiva) chámase apoencima. O apoencima xunto co cofactor forma o holoencima, que é o encima completo activo.[17]

Holoencima = Apoencima (proteína) + Cofactor (non proteico)

Algúns encimas ou complexos encimáticos requiren máis dun cofactor. Por exemplo, o complexo multiencimático piruvato deshidroxenase[18] require cinco cofactores inorgánicos e un ión metálico, que son: o pirofosfato de tiamina (TPP) unido feblemente, a lipoamida unida covalentemente, e o flavín adenín dinucleótido (FAD) unido covalentemente, e os cosubstratos nicotín adenín dinucleótido (NAD+) e coencima A (CoA), e un ión metálico (Mg2+).

Moitos cofactores orgánicos son vitaminas ou derivados delas. Moitos conteñen o nucleótido AMP como parte da súa estrutura, o que pode indicar unha orixe evolutiva común como parte de ribocimas nun primitivo "mundo de ARN", tal como propoñen algunhas teorías sobre a orixe da vida. Suxeriuse que a parte formada polo AMP funcionaría como unha especie de "asa" coa que o encima "agarraría" ao coencima para movelo entre diferentes centros catalíticos.[19]

Significado do termo[editar | editar a fonte]

Na literatura científica os termos cofactor, coencima e grupo prostético con fecuencia utilízanse en distintas fontes con significados algo diferentes, de modo que son termos un tanto imprecisos e usados un pouco libremente [20].

Algunhas fontes usan o termo "cofactor" só para substancias inorgánicas (os coencimas non serían cofactores).[21][22]

O termo coencima refírese especificamente a cofactores de encimas e fai referencia a unha propiedade funcional da proteína. O termo grupo prostético refírese á forza da unión (unha propiedade estrutural) entre o cofactor e o encima. Algúns consideran que as moléculas orgánicas unidas fortemente á proteína deben denominarse grupos prostéticos e non coencimas, mentres que outros definen a todas as moléculas orgánicas non proteicas necesarias para a actividade dos encimas como coencimas (tanto se están unidas fortemente coma se non), e denominan "grupos prostéticos coencimáticos" aos que están fortemente unidos.

A propia distinción entre cofactor orgánico e inorgánico non sempre é clara, xa que algúns cofactores teñen partes orgánicas e inorgánicas, como os grupos hemo, nos que a parte porfirínica é orgánica, e o ión ferro central é inorgánico.

Os moduladores alostéricos, que poden ser orgánicos ou inorgánicos, únense tamén aos encimas activándoos ou inhibíndoos, pero non son cofactores, xa que non se unen ao centro activo do encima, senón noutra zona, e non interveñen na catálise da reacción encimática.

Por último, algúns usan en certas áreas da bioloxía o termo "cofactores non encimáticos" para referirse a moléculas non proteicas (e ás veces mesmo proteicas) que activan, inhiben, ou que son requiridas para a función proteica. Por exemplo, ligandos como hormonas que se unen e activan un receptor poden ser denominados cofactores ou coactivadores, e os que as inhiben, correpresores.

Evolución[editar | editar a fonte]

Artigos principais: Abioxénese e mundo de ARN.

Os cofactores orgánicos, como o ATP e NADH, están presentes en todas as formas de vida e forman unha parte central do seu metabolismo. Esta conservación tan universal indica que estas moléculas evolucionaron moi cedo no desenvolvemento dos seres vivos.[23] Polo menos algúns dos actuais conxuntos de cofactores puideron, por tanto, estar xa presentes no último antepasado común universal (LUCA), que viviu hai uns 4 mil millóns de anos.[24][25]

Os cofactores orgánicos puideron mesmo estar presentes xa antes na historia da vida na Terra.[26] É interesante sinalar que o nucleósido adenosina está presente en cofactores que catalizan moitas reaccións básicas do metabolismo como transferencias de grupos metil, acil, e fosforil, e en reaccións redox. Este conxunto universal de reaccións suxeriuse que é un resto do primitivo "mundo de ARN" proposto pola hipótese do mundo de ARN, no que os primitivos ribocimas evolucionaron para unirse a un conxunto restrinxido de nucleótidos e compostos relacionados.[27][28] Pénsase que os cofactores baseados na adenosina actuaron como adaptadores intercambiables que permitiron aos encimas e ribocimas unirse a novos cofactores por medio de pequenas modificacións en dominios proteicos de unión á adenosina xa existentes, os cales evolucionaran orixinalmente para unirse a un cofactor diferente [19].

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Outros artigos[editar | editar a fonte]

Ligazóns externas[editar | editar a fonte]

Bibliografía[editar | editar a fonte]

  • Bugg, Tim (1997). An introduction to enzyme and coenzyme chemistry. Blackwell Science - Oxford. ISBN 0-86542-793-3.

Notas[editar | editar a fonte]

  1. Aggett PJ (1985). "Physiology and metabolism of essential trace elements: an outline". Clin Endocrinol Metab 14 (3): 513–43. DOI:10.1016/S0300-595X(85)80005-0. PMID 3905079.
  2. Aggett PJ (1985). "Physiology and metabolism of essential trace elements: an outline". Clin Endocrinol Metab 14 (3): 513–43. DOI:10.1016/S0300-595X(85)80005-0. PMID 3905079.
  3. Meyer J (February 2008). "Iron-sulfur protein folds, iron-sulfur chemistry, and evolution". J. Biol. Inorg. Chem. 13 (2): 157–70. DOI:10.1007/s00775-007-0318-7. PMID 17992543.
  4. Linster CL, Van Schaftingen E (2007). "Vitamin C. Biosynthesis, recycling and degradation in mammals". FEBS J. 274 (1): 1–22. DOI:10.1111/j.1742-4658.2006.05607.x. PMID 17222174.
  5. Jitrapakdee S, Wallace JC (2003). "The biotin enzyme family: conserved structural motifs and domain rearrangements". Curr. Protein Pept. Sci. 4 (3): 217–29. DOI:10.2174/1389203033487199. PMID 12769720.
  6. Leonardi R, Zhang YM, Rock CO, Jackowski S (2005). "Coenzyme A: back in action". Prog. Lipid Res. 44 (2–3): 125–53. DOI:10.1016/j.plipres.2005.04.001. PMID 15893380.
  7. Pollak N, Dölle C, Ziegler M (2007). "The power to reduce: pyridine nucleotides—small molecules with a multitude of functions". Biochem. J. 402 (2): 205–18. DOI:10.1042/BJ20061638. PMC 1798440. PMID 17295611. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=1798440.
  8. Joosten V, van Berkel WJ (2007). "Flavoenzymes". Curr Opin Chem Biol 11 (2): 195–202. DOI:10.1016/j.cbpa.2007.01.010. PMID 17275397.
  9. Frank RA, Leeper FJ, Luisi BF (2007). "Structure, mechanism and catalytic duality of thiamine-dependent enzymes". Cell. Mol. Life Sci. 64 (7–8): 892–905. DOI:10.1007/s00018-007-6423-5. PMID 17429582.
  10. Bugg, Tim (1997). An introduction to enzyme and coenzyme chemistry. Blackwell Science - Oxford. pp. 95. ISBN 0-86542-793-3.
  11. Chiang P, Gordon R, Tal J, Zeng G, Doctor B, Pardhasaradhi K, McCann P (1996). "S-Adenosylmethionine and methylation". FASEB J 10 (4): 471–80. PMID 8647346.
  12. Noll KM, Rinehart KL, Tanner RS, Wolfe RS (1986). "Structure of component B (7-mercaptoheptanoylthreonine phosphate) of the methylcoenzyme M methylreductase system of Methanobacterium thermoautotrophicum". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 83 (12): 4238–42. DOI:10.1073/pnas.83.12.4238. PMC 323707. PMID 3086878. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=323707.
  13. Crane FL (1 December 2001). "Biochemical functions of coenzyme Q10". Journal of the American College of Nutrition 20 (6): 591–8. PMID 11771674. http://www.jacn.org/cgi/content/full/20/6/591.
  14. Grill D, Tausz T, De Kok LJ (2001). Significance of glutathione in plant adaptation to the environment. Springer. ISBN 1402001789. http://books.google.com/?id=aX2eJf1i67IC&pg=PA13.[1]
  15. Meister A, Anderson ME (1983). "Glutathione". Annu. Rev. Biochem. 52: 711–60. DOI:10.1146/annurev.bi.52.070183.003431. PMID 6137189.
  16. Wijayanti N, Katz N, Immenschuh S (2004). "Biology of heme in health and disease". Curr. Med. Chem. 11 (8): 981–6. DOI:10.2174/0929867043455521. PMID 15078160.
  17. 17,0 17,1 17,2 Sauke, David J.; Metzler, David E.; Metzler, Carol M. (2001). Biochemistry: the chemical reactions of living cells (2nd ed.). Harcourt/Academic Press - San Diego. ISBN 0-12-492540-5.
  18. Jordan, Frank; Patel, Mulchand S. (2004). Thiamine: catalytic mechanisms in normal and disease states. Marcel Dekker - New York, N.Y. pp. 588. ISBN 0-8247-4062-9.
  19. 19,0 19,1 Denessiouk KA, Rantanen VV, Johnson MS (2001). "Adenine recognition: a motif present in ATP-, CoA-, NAD-, NADP-, and FAD-dependent proteins". Proteins 44 (3): 282–91. DOI:10.1002/prot.1093. PMID 11455601.
  20. Bryce CFA (March 1979). "SAM – semantics and misunderstandings". Trends Biochem. Sci. 4 (3): N62. DOI:10.1016/0968-0004(79)90255-X.
  21. "coenzymes and cofactors". http://academic.brooklyn.cuny.edu/biology/bio4fv/page/coenzy_.htm. Consultado o 2007-11-17.
  22. "Enzyme Cofactors". http://www.elmhurst.edu/~chm/vchembook/571cofactor.html. Consultado o 2007-11-17.
  23. Chen X, Li N, Ellington AD (2007). "Ribozyme catalysis of metabolism in the RNA world". Chem. Biodivers. 4 (4): 633–55. DOI:10.1002/cbdv.200790055. PMID 17443876.
  24. Koch A (1998). "How did bacteria come to be?". Adv Microb Physiol 40: 353–99. DOI:10.1016/S0065-2911(08)60135-6. PMID 9889982.
  25. Ouzounis C, Kyrpides N (1996). "The emergence of major cellular processes in evolution". FEBS Lett 390 (2): 119–23. DOI:10.1016/0014-5793(96)00631-X. PMID 8706840.
  26. White HB (1976). "Coenzymes as fossils of an earlier metabolic state". J. Mol. Evol. 7 (2): 101–4. DOI:10.1007/BF01732468. PMID 1263263.
  27. Saran D, Frank J, Burke DH (2003). "The tyranny of adenosine recognition among RNA aptamers to coenzyme A". BMC Evol. Biol. 3: 26. DOI:10.1186/1471-2148-3-26. PMC 317284. PMID 14687414. //www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=317284.
  28. Jadhav VR, Yarus M (2002). "Coenzymes as coribozymes". Biochimie 84 (9): 877–88. DOI:10.1016/S0300-9084(02)01404-9. PMID 12458080.