Las isoenzimas o isoenzimas, son enzimas que difieren en la secuencia de aminoácidos pero catalizan la misma reacción. Por lo general, estas enzimas muestran diferentes parámetros cinéticos, como KM, o diferentes propiedades reguladoras. Están codificados por diferentes loci genéticos, que generalmente surgen a través de la duplicación y divergencia de genes (Sección 2.2.5). Las isoenzimas difieren de las aloenzimas, que son enzimas que surgen de la variación alélica en un locus génico. Las isoenzimas a menudo se pueden distinguir entre sí por propiedades bioquímicas como la movilidad electroforética.
La existencia de isoenzimas permite el ajuste fino del metabolismo para satisfacer las necesidades particulares de un determinado tejido o etapa de desarrollo. Considere el ejemplo de la lactato deshidrogenasa (LDH), una enzima que funciona en el metabolismo anaeróbico de la glucosa y en la síntesis de glucosa. Los seres humanos tienen dos cadenas de polipéptidos isozímicos para esta enzima: la isoenzima H altamente expresada en el corazón y la isoenzima M encontrada en el músculo esquelético. Las secuencias de aminoácidos son idénticas en un 75%. La enzima funcional es tetramérica, y son posibles muchas combinaciones diferentes de las dos subunidades. La isoenzima H4, que se encuentra en el corazón, tiene una afinidad más alta por los sustratos que la isoenzima M4. Las dos isoenzimas también difieren en que los altos niveles de piruvato inhiben alostéricamente la isoenzima H4 pero no la M4. Las otras combinaciones, como H3M, tienen propiedades intermedias dependiendo de la relación de los dos tipos de cadenas. Consideraremos estas isoenzimas en su contexto biológico en el Capítulo 16.
La isoenzima M4 funciona de manera óptima en un entorno anaeróbico, mientras que la isoenzima H4 lo hace en un entorno aeróbico. De hecho, las proporciones de estas isoenzimas se alteran en el curso del desarrollo del corazón de rata a medida que el tejido cambia de un entorno anaeróbico a uno aeróbico (Figura 10.27 A). La Figura 10.27 B muestra las formas específicas de tejido de la lactato deshidrogenasa en tejidos de ratas adultas. La aparición de algunas isoenzimas en la sangre es indicativa de daño tisular y se puede utilizar para el diagnóstico clínico. Por ejemplo, un aumento en los niveles séricos de H4 en relación con H3M es una indicación de que se ha producido un infarto de miocardio o ataque cardíaco.
Figura 10.27
Isoenzimas de Lactato Deshidrogenasa. A) Cambios en el perfil de isoenzimas LDH del corazón de rata durante el desarrollo. La isoenzima H está representada por cuadrados y la isoenzima M por círculos. Los números negativos y positivos denotan los días antes y después del nacimiento, (más…)
