איזואנזים
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
איזואנזימים (ידועים גם כאיזוזימים) הם אנזימים אשר שונים בהרכב סידרת חומצות האמיניות שלהם אך מזרזים את אותה תגובה כימית. אנזימים אלה הינם בעלי תכונות קינטיות שונות או מבוקרים באופן שונה. גם ביטוי איזואנזימים יכול להיות שונה בין איבר לאיבר וכן להשתנות בהמלך ההתפתחות.
הקיום של איזואנזימים מאפשר ויסות עדין של המטבוליזם ולהתאימו לצרכים הספציפיים של רִקְמָה מסוימת או שלב התפתחותי. במקרים רבים האיזואנזימים מקודדים על ידי שכפול גן לגנים זהים, אשר השתנו במשך הזמן. למרות שאלואנזימים הם אנזימים מאללים שונים של אותו גן אשר מעבדים או מזרזים את אותו התהליך, משתמשים בשני מושגים אלה לחילופין.
תוכן עניינים |
[עריכה] הקדמה
איזואנזימים תוארו לראשונה על ידי ר.ל. הנטר וקלמנט מרקרט (1957) אשר הגדירו אותם כגרסאות שונות של אותו אנזים בעלי פונקציות זהות ונמצאים באותו פרט. הגדרה זו כוללת (1) גרסאות של אנזימים שהם תוצר של גנים שונים ולכן הם מייצגים איזואנזימים שונים ו-(2) אנזימים שהם תוצר של אָלֶלים שונים של אותו גן (המתוארים כאלואנזים).
איזואנזימים הם בדרך כלל תוצאה של שיכפול גנטי אך יכולים להיות גם תוצאה של פוליפלוידיזציה או הַכְלָאָה של חומצה גרעינית. על פני הזמן, אם התפקוד של הגרסה החדשה נשאר זהה לתפקוד המקור אז תהיה סבירות גבוהה שככל שצוברים יותר מוטציות, אחת מין הגרסאות תעלם ותהפוך לפסאודוגן לא פעיל. ובכל זאת, אם המוטציות לא מונעות באופן מיידי את תיפקוד האנזים אלא משנות את אופן תיפקודו או תבנית הביטוי הגנטי אזי שתי הגרסאות יועדפו בסלקציה טבעית ולכל אחת יהיה תפקוד ייחודי. כאמור, הם יכולים להתבטא בשלבים שונים של ההתפתחות או ברקמות שונות.
[עריכה] דוגמאות
- האנזים לקטט דהידרוגנאז מכיל מספר איזואנזימים, השונים בביטויים בשלבי התפתחות שונים וברקמות שונות.
- גלוקוקינאז הינו איזואנזים של הקסוקינאז. בעוד הקסוקינאז מבוטא ברוב תאי הגוף, כגון שרירים ותאי דם אדומים, גלוקוקינאז מבוטא בעיקר בכבד. אנזימים אלה נבדלים בבקרתם: הקסוקינאז מעוכב על ידי גלוקוז 6 פוספט, בעוד גלוקוקינאז אינו מעוכב. בנוסף, גם הקינטיקה האנזימתית (לדוגמה הזיקה לגלוקוז) שונה בין האיזואנזימים. תכונות אלה מאפשרות לגלוקוקינאז למלא תפקידים שונים מאשר הקסוקינאז, בתאים של איברים ספציפים. כגון: בקרת שיחרור אינסולין על ידי תאי ביטא של הלבלב, או להתחיל סינטזה של גליקוגן באמצעות תאי כבד.
[עריכה] הבחנה בין איזואנזימים
על אף שאיזואנזימים יכולים להיות זהים מבחינה תפקודית הם יכולים להיות שונים במובנים אחרים.
- הרכב חומצות האמינו.
- מטען חשמלי של האנזים ונקודה איזואלקטרית (לדוגמה, בשל החלפת חומצה אספרטית עם חומצה גלוטמית). שינויים אלה פשוטים לזיהוי על ידי אלקטרופורוזה, וזה מהווה את יסוד השימוש של איזואנזימים כסמנים מולקולרים.
- הבדלים בפעילות, ובייחוד במידה ויש שוני בבקרת האנזימים.
[עריכה] איזואנזימים כסמנים מולקולרים
גנטיקה של אוכלוסיות היא ביסודה מחקר של הסיבות והאפקטים של שונות גנטית בתוך ובין אוכלוסיות, ובעבר האיזואנזימים היו סמנים המולקולרים שימושים למטרה זו. למרות שכעת הם הוחלפו במידה רבה על ידי גישות אשר מבוססות על מידע מה- DNA הם עדיין בין מערכות סימון המהירות והזולות ביותר לפיתוח, ונשארות (החל משנת 2005) בחירה מצוינת עבור פרויקטים שצריכים רק לזהות רמות נמוכות של שונות גנטית, כגון כימות מערכות זיווג.
