изоферменты

ИЗОФЕРМЕНТЫ (изоэнзимы, изозимы)

ферменты, катализирующие идентичные реакции, но отличающиеся друг от друга строением и каталитич. свойствами. К И. относят только те формы ферментов, появление которых связано с генетически детерминир. различиями в первичной структуре пептидной цепи. Более широкое понятие — множественные формы ферментов — включает как И., так и те формы ферментов, которые обладают свойствами И., но образуются в результате посттрансляц. модификаций. Последние могут осуществляться, напр., в результате гликозилирования, фосфорилирования, аденилирования, амидирования и деамидирования остатков глутаминовой и аспарагиновой кислот пептидной цепи, а также путем частичного протеолиза последней с образованием более низкомол. продуктов. В модификации пептидных цепей участвуют специфич. ферменты — аденилилтрансфераза, гликозилтрансферазы, протеазы, фосфокиназы и др. И. свойственны большинству ферментов, в т. ч. их мембраносвязанным формам, участвующим в метаболич. процессах, обеспечивающих выделение энергии при физ. нагрузках и покое (напр., для изоцитратдегидрогеназы, пируваткиназы, фруктозодифосфатальдолазы). Состав и соотношение форм И. (спектр И.) изменяется в зависимости от их локализации в органах и тканях организмов одного вида и даже в разных субклеточных органеллах одной и той же клетки. На спектр И. оказывает влияние разное физиол. состояние организма и патологич. процессы, происходящие в нем. Поскольку И. различаются по своим свойствам (оптимуму pH, активации ионами, по сродству к субстратам, ингибиторам, активаторам, кофакторам), то характер их распределения отражает регуляторные механизмы, контролирующие метаболизм. Так, напр., лактатдегидрогеназа представлена в организме человека и животных пятью формами, каждая из которых представляет собой тетрамер, состоящий из субъединиц двух типов (α и β) в разных соотношениях. В сердце и печени представлена в осн. форма α₄, а в мышцах — β₄. Первая ингибируется избытком пировиноградной кислоты и поэтому преобладает в органах с аэробным типом метаболизма, вторая не ингибируется избытком этой кислоты и преобладает в мышцах с высоким уровнем гликолиза. О важной роли И. в тонкой регуляции метаболич. процессов свидетельствует также изменение их спектра под влиянием разл. воздействий и физиол. состояний (охлаждение, гипоксия, денервация и др.). Для исследования спектра И. используют ионообменную хроматографию, гель-фильтрацию, электрофорез и изоэлектрофокусирование, а также иммунохим. методы с использованием антител. Наиб. широко используется дискэлектрофорез в полиакриламидном геле. Однако применение только этого метода для поиска И. недостаточно, т. к. он не позволяет выявить генетически разл. формы ферментов, не различающиеся по заряду. В связи с этим для более полной характеристики спектра И. необходимо применять иммунохим. анализ и сравнивать спектры И. мутантов. При выявлении И. необходимо избегать условий выделения, при которых возможно возникновение артефактных форм. Так, для предотвращения частичного протеолиза в процессе выделения и хранения работу часто проводят в присутствии ингибиторов протеаз. При разделении мембранных ферментов необходимо максимально снижать концентрацию детергента, что позволяет избежать появления новых форм в результате образования мицелл с разным содержанием искомого мембранного фермента. Процедура выделения И. должна быть максимально сокращена по времени. Анализ спектра И. в количественном и качественном отношениях в разл. тканях и органах человека имеет большое значение для диагностики некоторых заболеваний, в т. ч. и связанных с генетич. аномалиями. Например, инфаркт миокарда сопровождается резким увеличением активности двух форм лактатдегидрогеназ — α₄ и β₄, причем эта аномалия сохраняется длит. время и может служить показателем течения болезни. Разл. формы гепатита сопровождаются изменениями спектров аспартатаминотрансферазы, малатдегидрогеназы, щелочной фосфатазы и некоторых др. ферментов. При диагностике ряда онкологич. заболеваний данные по анализу спектра И. являются важным подтверждением диагноза и используются для прогноза метастазирования. Существование И. установлено в 40-50-х гг. 20 в., когда были существенно усовершенствованы методы разделения белков.

^{Лит.: Уилкинсон Дж., Изоферменты, пер. с англ., М., 1968; Редькин П. С., "Успехи современной биологии". 1974, т. 78. № 4. с. 42–56; Денисова Г. Ф., там же, 1977. т. 84. № 1, с. 22–37; Мецлер Д., Биохимия, пер. с англ., т. 2. М., 1980. с. 66–68.}

_{Н. Д. Габриэлян}