Isozimi o isoenzimi, sono enzimi che differiscono nella sequenza aminoacidica ma catalizzano la stessa reazione. Di solito, questi enzimi mostrano diversi parametri cinetici, come KM o diverse proprietà regolatorie. Sono codificati da diversi loci genetici, che di solito sorgono attraverso la duplicazione e la divergenza dei geni (Sezione 2.2.5). Gli isozimi differiscono dagli allozimi, che sono enzimi che derivano dalla variazione allelica in un locus genico. Gli isozimi possono spesso essere distinti l’uno dall’altro da proprietà biochimiche come la mobilità elettroforetica.
L’esistenza di isoenzimi consente la messa a punto del metabolismo per soddisfare le particolari esigenze di un dato tessuto o stadio di sviluppo. Si consideri l’esempio della lattato deidrogenasi (LDH), un enzima che funziona nel metabolismo anaerobico del glucosio e nella sintesi del glucosio. Gli esseri umani hanno due catene polipeptidiche isozimiche per questo enzima: l’isozima H altamente espresso nel cuore e l’isozima M trovato nel muscolo scheletrico. Le sequenze di aminoacidi sono identiche al 75%. L’enzima funzionale è tetramerico e sono possibili molte combinazioni diverse delle due subunità. L’isozima H4, che si trova nel cuore, ha una maggiore affinità per i substrati rispetto all’isozima M4. I due isozimi differiscono anche in quanto alti livelli di piruvato inibiscono allostericamente l’H4 ma non l’isozima M4. Le altre combinazioni, come H3M, hanno proprietà intermedie a seconda del rapporto tra i due tipi di catene. Considereremo questi isozimi nel loro contesto biologico nel Capitolo 16.
L’isozima M4 funziona in modo ottimale in un ambiente anaerobico, mentre l’isozima H4 lo fa in un ambiente aerobico. Infatti, le proporzioni di questi isoenzimi sono alterate nel corso dello sviluppo del cuore del ratto mentre il tessuto passa da un ambiente anaerobico a uno aerobico (Figura 10.27 A). La figura 10.27 B mostra le forme tissutali specifiche di lattato deidrogenasi nei tessuti adulti di ratto. La comparsa di alcuni isoenzimi nel sangue è indicativa di danni ai tessuti e può essere utilizzata per la diagnosi clinica. Ad esempio, un aumento dei livelli sierici di H4 rispetto a H3M è un’indicazione che si è verificato un infarto miocardico o un attacco di cuore.
Figura 10.27
Isozimi della lattato deidrogenasi. (A) Il profilo dell’isozima LDH del cuore del ratto cambia nel corso dello sviluppo. L’isozima H è rappresentato da quadrati e l’isozima M da cerchi. I numeri negativi e positivi indicano i giorni prima e dopo la nascita, (altro…)
