Enzimler biyolojik sistemlerde (canlılarda) gerçekleşen biyokimyasal reaksiyonları (metabolizma) katalizleyen protein yapılı kimyasal ajanlardır. Her enzimin kataliz ettiği spesifik bir kimyasal reaksiyon vardır. Burada enzimin spesifik olarak etkilediği tepkimeye katılan moleküllere substrat denir. Her enzimin anahtar kilit uyumu gösterdiği bir substrat vardır. Fakat herhangi bir substratı etkileyen birden fazla enzim formu bulunabilir. Bu enzim formlarına izozimler adı verilir. Tabiki burada reaksiyon sırasında bu izozimlerden sadece biri etkili olacaktır. Keşfedilen ilk izozimlerden biri olan laktat dehidrogeneaz (LDH) elektroforezle ayrılan en az beş farklı izozimi vardır.
Şekil 1: Elektroforezle ayrıştırılmış LDH görüntüsü[1]
Şekil 2: LDH İzozimler [2]
Not : M zinciri ( kas için ) ve H zinciri ( kalp için )iki farklı genle kodlanır.
Şekil 2’deki tablodan yola çıkarak daha kesin bir tanım yapmak istersek farklı amino asit dizilerine sahip protein yapıları olmalarına rağmen aynı biyokimyasal reaksiyonu katalizleyen enzimlerdir. İzozimler (izoenzimler) , aynı reaksiyonu katalize eden farklı yapıya sahip proteinlerdir de diyebiliriz [4]. Farklı doku , organ , intrasellüler kompartımanlarda farklı rollere sahiplerdir. Bir biyokimyasal reaksiyon eğer hücrenin hem sitoplazmasında hem de mitokondrisinde gerçekleşiyorsa çoğunlukla farklı izozimler ile katalize ediliyordur [1].
İzoenzim aktivitelerini bilmek, tıpta tanı koymada kullanılabilir. Özellikle LDH gibi doku spesifik enzimler doku hasarının bulunmasında oldukça yaralıdır. Konuya yine LDH ile devam edeceğim. Bu izoenzim grubunun kandaki oranın hesaplanmasıyla kalp krizinin önceden bilinebilir. Kalp hasarı gerçekleştiğinde , kalp LDH’ı kana salınır ve kandaki LDH düzeyi artar. Normalde kanda LDH1 , LDH2 den daha fazla bulunur. Eğer kandaki LDH1 miktarı LDH2 miktarını geçerse ve bununla birlikte bir diğer kalp enzimi olan kreatin kinazın da kandaki miktarı artmışşa kalp krizi gerçekleşmek üzere diyebiliriz.
Şekil 3 : Heksokinaz ve Glukinazın KM Grafiği [6]
Fizyolojik bakış açısında ise izozimler, belirli doku gereksinimlerine veya metabolik koşullara özel olarak doğmuş farklı ve özel enzimlerdir demek hiç de yanlış olmaz [4]. Bu durumu Heksokinazın izozimleriyle açıklayabiliriz. Heksokinaz glukoliz yolağında substratı olan glukozu glukoz-6-fosfata çeviren enzimdir. Glikoz 6-fosfat ayrıca depolama için glikojene veya nişastaya dönüştürülebilir. Heksokinazlara dönecek olursak dört tipi vardır: I, II, III ve IV. Heksokinaz I,II, ve III özellikle kas hücrelerinde bulunur ama Heksokinaz IV, yani Glukokinaz, esas olarak karaciğer, pankreas ve beyinde baskın olarak bulunur. Biz ilk olarak karaciğerdeki Heksokinaz IV ile ilgileneceğiz. Heksokinaz IV’ diğer izozimlerinden bir farkı glukoza afinitesinin daha düşük olmasıdır ve son ürünü tarafından inhibe edilemez . Yüksek KM değerine sahiptir bu durum glikolizi yavaşlatır ve glikojenin karaciğerde etkili bir şekilde üretilmesini sağlar. Dolayısıyla Glikokinaz karaciğerde enerji depolanması işlevini görür. Heksokinaz I, II ve III izozimlerinin ise glikoza afinitesi yüksektir bu da düşük KM değeri ile açıklanır ve bu üç izozimin son ürünü olan glukoz-6-fosfat tarafından allosterik inhibisyona uğradığını bilmekteyiz. Düşük KM sahip olması glikolizi hızlandırır. Bu sayede de kas dokularında baskın bulunan diğer Heksokinaz izozimleri kas dokudaki enerji ihtiyacını karşılamaya yönelik görevini üstlenebilir [5].
İzoenzimlerin Özellikleri
Farklı amino asit dizilerine sahip olmalarına rağmen aynı reaksiyonu katalizlerler ve değişik şartlarda bile (pH, ısı, ışık) aynı etkiyi gösterirler.
Farklı amino asit dizileine sahip olmaları sonucu farklı enzim kinetiği sergilerler (km, Vmax,…).
Farklı genlerden ifade olurlar.
Farklı allosterik regülatörlerle düzenlenirler [7].
Kaynakça
Mustafa Altınışık, Enzimler, Sf. 1
David L. Nelson, Michael M. Cox, çev. ed. Y. Murat Elçin, Lehninger , Biyokimyanın İlkeleri , Beşinci Baskıdan Çeviri, Palme Yayıncılık, Ankara , 2016, Sf. 584
Ankara Üniversitesi Veterinerlik Bölümü Ders Notları, Enzimler, 21.05.2009
Ahmed Mouse Dualeh, Prof.Dr.Reyhan Çolak, Isoenzyme Analysis, Sf. 1
Prof.Dr.İzzet Hamdi Öğüş, Yakın Doğu Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyokimya Anabilim Dalı, Lefkoşa, KKTC, Glikolizin Kontrolü, 07.02.2015, Sf. 5,6
Yrd. Doç. Dr. Hayrullah Yazar, Sakarya Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyokimya Anabilimdalı, Sakarya, 2015, Glikoliz ve Heksozların Yıkımı, Sf. 27
Ankara Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi, Enzimler, Sf.19