व्याख्यान 18

एपोएंजाइम, कोएंजाइम और कोफैक्टर, आइसोएंजाइम (APOENZYMES, COENZYMES AND COFACTORS, ISOZYMES)

• एक पूर्ण, उत्प्रेरक रूप से सक्रिय एंजाइम (catalytically active enzyme) अपने कोएंजाइम (coenzyme) और/या धातु आयनों के साथ होलोएंजाइम (holoenzyme) कहलाता है।
• एंजाइम के प्रोटीन भाग (protein part) को एपोएंजाइम (apoenzyme) या एपोप्रोटीन (apoprotein) कहा जाता है।
• एंजाइमों को अपने उत्प्रेरक कार्यों को पूरा करने के लिए एक अतिरिक्त अप्रोटीनीय (non-protein) घटक (non-protein component) की आवश्यकता होती है।
• आमतौर पर इन अप्रोटीनीय (non-protein) घटकों को कोफैक्टर (cofactors) कहा जाता है।
• कोफैक्टर (cofactors) एक या अधिक अकार्बनिक आयन जैसे Fe²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺ और Zn²⁺ या जटिल कार्बनिक अणु हो सकते हैं जिन्हें कोएंजाइम (coenzymes) कहा जाता है।
• एक कोएंजाइम या धातु आयन जो एंजाइम प्रोटीन के साथ सहसंयोजक रूप से बंधा होता है उसे प्रोस्थेटिक समूह (prosthetic group) कहा जाता है।
• कुछ एंजाइमों को अपनी गतिविधि के लिए कोएंजाइम और एक या अधिक धातु आयनों दोनों की आवश्यकता होती है।
• कोएंजाइम विशिष्ट क्रियात्मक समूहों के क्षणिक वाहक के रूप में कार्य करते हैं।

कोफैक्टर (Cofactors)

• सभी एंजाइमों के लगभग दो तिहाई में कोफैक्टर के रूप में धातुओं (Metals) की आवश्यकता होती है।
• मेटालोएंजाइम (Metalloenzymes) में कार्यात्मक धातु आयन की एक निश्चित मात्रा होती है जिसे पूरे समय बरकरार रखा जाता है जबकि धातु-सक्रिय एंजाइम (metal-activated enzymes) धातुओं को कम कसकर बांधते हैं लेकिन अतिरिक्त धातुओं की आवश्यकता होती है।
• मेटालोएंजाइम और धातु सक्रिय एंजाइमों के बीच का अंतर इस प्रकार अपने धातु आयन के लिए एक विशेष एंजाइम की आत्मीयता (affinity) पर टिकी हुई है।
• धातु आयन अपने कार्य को जिस तंत्र से निष्पादित करते हैं वह मेटालोएंजाइम और धातु सक्रिय एंजाइम (metal activated enzymes) दोनों में समान प्रतीत होता है।
• धातुएं लुईस एसिड (Lewis acids) के रूप में कार्य करने की अपनी क्षमता के माध्यम से और केलेट गठन के माध्यम से भाग लेती हैं। उदा. लुईस एसिड के रूप में कार्य करने वाली धातु के लिए कार्बोनिक एनहाइड्रेज़ (carbonic anhydrase) में जस्ता (zinc) है।
• धातु बांड क्लीवेज की साइट पर सब्सट्रेट को बांधकर उत्प्रेरण (catalysis) को भी बढ़ावा दे सकती है। कार्बोक्सीपेप्टिडेज़ (peptidases) (carboxypeptidase) में, कार्बोनिल ऑक्सीजन को जस्ता के साथ केलेटेड (chelated) किया जाता है।
• आयरन-सल्फर एंजाइम (iron-sulfur enzymes) मेटालोएंजाइम का अनूठा वर्ग है जिसमें सक्रिय केंद्र में सल्फर-ब्रिज्ड आयरन चेलेट्स के एक या अधिक क्लस्टर होते हैं। पादप प्रणालियों में इनका बहुत महत्व है।

आइसोएंजाइम (Isoenzymes)

• एंजाइम जो जीव की एक ही प्रजाति में या एक ही कोशिका में भी कई रूपों में मौजूद होते हैं, आइसोएंजाइम (isoenzymes) या आइसोजाइम (isozymes) कहलाते हैं।
• कोशिका अर्क के जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस द्वारा ऐसे कई रूपों का पता लगाया जा सकता है और अलग किया जा सकता है।
• चूंकि उन्हें अलग-अलग जीन द्वारा कोडित किया जाता है, इसलिए वे अमीनो एसिड संरचना (amino acid composition) और इस प्रकार उनके आइसोइलेक्ट्रिक pH मान में भिन्न होते हैं।
• लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज (Lactate dehydrogenase) आइसोएंजाइम का एक उदाहरण है जो मानव और अन्य कशेरुकियों (vertebrates) के ऊतकों में पांच अलग-अलग रूपों में होता है।
• सभी पांच आइसोजाइम एक ही प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं।

• उनका आणविक भार लगभग 134,000 है और उनमें चार पॉलीपेप्टाइड्स (four polypeptides) होते हैं।
• पांच आइसोजाइम में दो अलग-अलग प्रकार के पॉलीपेप्टाइड्स M और H के पांच अलग-अलग संयोजन होते हैं।
• लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज आइसोजाइम (lactate dehydrogenase isozymes) के काइनेटिक अध्ययन से पता चला है कि यद्यपि वे एक ही प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं, वे अपने सबस्ट्रेट्स के लिए अपने Km मानों के साथ-साथ Vmax मानों में काफी भिन्न होते हैं।
• LDH में दो पॉलीपेप्टाइड शृंखलाएं (polypeptide chains) दो अलग-अलग जीनों द्वारा कोडित होती हैं।
• कंकाल की मांसपेशियों में चार समान M शृंखलाएं होती हैं और उन्हें M4 के रूप में नामित किया जाता है; जबकि हृदय की मांसपेशी में चार समान H शृंखलाएं होती हैं और उन्हें H4 के रूप में नामित किया जाता है।
• अन्य ऊतकों के LDH पांच संभावित रूपों H4, H3M, H2M2, HM3 और M4 का मिश्रण (mixture) हैं।
• पांच LDH आइसोजाइम की सापेक्ष मात्रा और सीरम के नमूने (serum sample) में LDH की कुल एकाग्रता का निर्धारण मूल्यवान नैदानिक जानकारी प्रदान कर सकता है कि कौन से ऊतक क्षतिग्रस्त (damaged) हो गए हैं और क्षति की सीमा क्या है।