5. Изоф-ты, функции

Изоф-ты, или изоэнзимы,– это множественные формы ф-та, кат-ющие одну и ту же р-цию, но отлич-ся др от др по физ и хим св-вам, в частности по сродству к субстрату, максимальной скорости катализируемой р-ции (активности), электрофоретической подвижности или регуляторным св-вам.

В живой природе имеются ф-ты, мол-лы к-рых сост из 2 и более субъединиц, обладающих одинаковой или разной первичной, вторичной или третичной стр-рой. Субъединицы нередко называют протомерами, а объединенную олигомерную мол-лу – мультимером.

Считают, что проц олигомеризации придает субъединицам белков повышенную стабильность и устойчивость по отношению к действию денатурирующих агентов, включая нагревание, влияние протеиназ и др. Применяемые обычно методы жесткой обработки (экстремальные значения рН, высокие конц-ции гуанидинхлорида или мочевины) приводят к разрушению не только четвертичной стр-ры, но и вторичной и третичной стр-р стабильного олигомерного ф-та, протомеры к-рого оказываются денатурированными и, как следствие этого, лишенными био акт-сти.

Следует указать на отсутствие ковалентных, главновалентных связей м/у субъединицами. Связи в основном явл нековалентными, поэтому такие ф-ты довольно легко диссоциируют на протомеры. Удивительной особенностью таких ф-тов явл зависимость активности всего комплекса от способа упаковки м/у собой отдельных субъединиц. Если генетич различимые субъединицы могут сущ-ть более чем в одной форме, то соотв-енно и ф-т, обр-нный из двух или нескольких типов субъединиц, сочетающихся в разных кол-ных пропорциях, может существовать в нескольких сходных, но не одинаковых формах. Подобные разновидности ф-та получили название изоф-тов (изоэнзимов или, реже, изозимов). В частности, если ф-т состоит из 4 субъединиц двух разных типов – Н и М (сердечный и мышечный), то активный ф-т может представлять собой одну из следующих комбинаций: НННН, НННМ, ННММ, НМММ, ММММ, или Н₄, Н₃М, Н₂М₂, НМ₃, М₄, соотв-ующую изоф-там ЛДГ₁, ЛДГ₂, ЛДГ₃, ЛДГ₄ и ЛДГ₅. При этом синтез Н- и М-типов осуществляется различными генами и в разных органах экспрессируется по-разному.

В одних случаях субъединицы имеют почти идентичную стр-ру и каждая содержит каталитически активный участок (например, β-галакто-зидаза, состоящая из 4 субъединиц). В других случаях субъединицы оказываются неидентичными. Примером последних может служить трипто-фансинтаза, состоящая из 2 субъединиц, каждая из к-рых наделена собственной (но не основной) энзиматической активностью, однако, только будучи объединенными в макромол-лярную стр-ру, обе субъединицы проявляют триптофансинтазную активность.

Термин «множественные формы ф-та» применим к белкам, кат-ющим одну и ту же р-цию и встречающимся в природе в орг-мах одного вида. Термин «изоф-т» применим только к тем множественным формам ф-тов, к-рые появл вследствие генетически обусловленных различий в первичной стр-ре белка (но не к формам, образовавшимся в результате модификации одной первичной послед сти).

Одним из наиболее изученных 4 ф-тов, множественность форм к-рого детально изучена методом гель-электрофореза, явл ЛДГ, кат-ющая обратимое превращение пировиноградной к-ты в молочную. Пять изоф-тов ЛДГ обр-ются из 4 субъединиц примерно одинакового размера, но двух разных типов. Поскольку Н-протомеры несут более выраженный отрицательный заряд при рН 7,0–9,0, чем М-про-томеры, изоф-т, состоящий из 4 субъединиц Н-типа (Н₄), при электрофорезе будет мигрировать с наибольшей скоростью в электрическом поле к положительному электроду (аноду). С наименьшей скоростью будет продвигаться к аноду изоф-т М₄, в то время как остальные изо-ф-ты будут занимать промежуточные позиции. Следует подчеркнуть, что изоф-ты ЛДГ, обладая почти одинаковой ф-тативной активностью, различаются нек-рыми физико-химическими св-вами: мол-лярной массой, электрофоретической подвижностью, отношением к активаторам и ингибиторам и др., однако для каждой ткани в норме хар-рно свое соотношение форм (изоф-тный спектр) ЛДГ. Например, в сердечной мышце преобладает Н₄, т.е. ЛДГ₁ , а в скелетных мышцах и печени – М₄ (ЛДГ₅). Эти обстоятельства широко используют в клинической практике, поскольку изучение появления изоф-тов ЛДГ (и ряда других ф-тов) в сыворотке крови может представлять интерес для дифференциальной диагностики органических и функциональных поражений органов и тканей. По изменению содержания изоф-тов в сыворотке крови можно судить как о топографии патологического процесса, так и о степени поражения органа или ткани.