Apoenzima

Presentación del concepto de Apoenzima: El término Apoenzima designa la parte polipeptídica o proteica de una enzima desprovista de cofactores (…)

Concepto de Apoenzima

El término Apoenzima designa la parte polipeptídica o proteica de una enzima desprovista de cofactores y catalíticamente inactiva.

Las enzimas pueden clasificarse en dos grupos de acuerdo con su estructura general, las enzimas simples y las enzimas acopladas. Las enzimas simples son constituidas exclusivamente por cadenas polipeptídicas (es decir, proteína), tal como la tripsina, la pepsina o las ribonucleasas. Sin embargo, la mayoría de las enzimas son enzimas acopladas, es decir, necesitan del enlace de una o más unidades no proteicas, llamadas cofactores, para poder ejercer una actividad catalítica. El componente proteico o polipeptídico de ese complejo se llama apoenzima y es enzimáticamente inactivo. A su vez, el conjunto formado por la apoenzima y por el (los) cofator (es) es referido como holoenzima.

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Representación esquemática simplificada de los diferentes componentes de una enzima acoplada.

El cofactor (componente no proteico de la enzima) proporciona grupos funcionales químicamente reactivos, además de los presentes en las cadenas polipeptídicas de la apoenzima. El enlace del cofactor a la apoenzima varía según los casos, pudiendo suceder a través de enlaces débiles y provisionales (apenas en el transcurso de la reacción enzimática) o a través de enlaces covalentes (muy fuertes) que mantienen el cofactor  firmemente unido a la apoenzima. El mecanismo de activación del cofactor se efectúa tanto por el cambio conformacional de la proteína, alterando su forma geométrica, tanto por la participación directa en el mecanismo de la reacción enzimática.

Los cofactores pueden ser del tipo coenzima, grupo prostético o ión metálico.

  • Coenzima: Una sustancia orgánica no proteica, termoestable, con enlace débil a la apoenzima y frecuentemente derivada de una vitamina del tipo B. Algunos ejemplos de coenzimas son la coenzima A, derivada de la vitamina B5 (o ácido pantoténico), las coenzimas PLP que derivan de la vitamina B6 (o piridoxina) y la biotina, derivada de la vitamina B7;
  • Grupo prostético: Una sustancia orgánica compleja y no proteica que se enlaza fuertemente a la apoenzima. Este tipo de cofactor está presente, por ejemplo, en los citocromos, bajo la forma de un grupo heme que está firmemente unido al apocitocromo, siendo necesarios +ácidos fuertes para disociarlo;
  • Ión metálico: También llamado ión activador, incluye los iones potasio (K+), férreo (Fe2+), férrico (Fe3+), cobre (Cu2+), cobaltoso (Co2+), zinc (Zn2+), manganoso (Mn2+), magnesio (Mg2+), sodio (Na+) y calcio (Ca2+). Son iones inorgánicos obtenidos a través del aporte nutricional en minerales. La aminopeptidasa es un ejemplo de enzima cuyo factor es un ión metálico, Mn2+ o Mg2+. La sustitución de Mn2+ o Mg2+ por otro ión metálico lleva al bloqueo de la actividad enzimática. Otro ejemplo es la carboxipeptidasa, una enzima cuya actividad es activada por el Zn2+. En este caso, la sustitución del zinc por cobalto retardará la actividad enzimática.
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References:

  • Borel, J. (1997). Biochimie dynamique. 1st ed. Bruxelles: DeBoeck Université.
  • Devlin, T. (2004). Bioquímica. 1st ed. Barcelona: Reverté.
  • Fruk, L., Kuo, C., Torres, E. and Niemeyer, C. (2009). Apoenzyme Reconstitution as a Chemical Tool for Structural Enzymology and Biotechnology. Angewandte Chemie International Edition, 48(9), pp.1550-1574.
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