Enamik ensüüme katalüütilise aktiivsuse teostamiseks vajab abielemente – kofaktoreid. Need ained on olemuselt mittevalgulised ega ole alati ensüümi molekuli struktuursed osad. Valgu ja kofaktori funktsionaalset kompleksi nimetatakse holoensüümiks ja ainult valgu osa nimetatakse apoensüümiks. Kofaktorit, mis on püsiv alt ensüümi osa ja on sellega seotud kovalentsete sidemetega, nimetatakse proteesrühmaks.
Laiemas tähenduses on kofaktor igas kompleksvalgus täiendav rühm, mis hoiab seda funktsionaalses olekus. Ensüümvalkudes võivad kofaktorid olla otseselt seotud katalüüsireaktsiooniga.
Kofaktorite omadused ja tüübid
Kofaktorid on madala molekulmassiga ained, mis jagunevad keemiliselt kahte suurde rühma:
- kahevalentsete metallide (tsink, magneesium,kaalium, vask, mangaan, raud jne);
- koensüümid – orgaanilised mittevalguühendid.
Omakorda jagunevad koensüümid vitamiinideks koos nende derivaatide ja vitamiinivaba olemusega ühenditega. Viimaste hulka kuuluvad:
- UDP-glükoos;
- nukleotiidid;
- metalloporfüriinid;
- FAD, ÜLE+, NADP+;
- glutatioon;
- ubikinoon;
- S-adenosüülmetioniin.
Kofaktorid võivad ensüümidega moodustada nii tugevaid kovalentseid kui ka nõrku sidemeid. Mõned rühmad interakteeruvad polüpeptiidiosaga nii tugev alt, et neid on isegi keemiliselt raske eraldada.
Raskused mõistete "kofaktor" ja "koensüüm" määratlemisel
Kitsas tähenduses on kofaktorid metalliioonid ja koensüümid orgaanilise looduse rühmad. Kui vaadelda neid elemente nende funktsionaalse tähtsuse seisukoh alt, siis kofaktor ei osale katalüüsireaktsioonis ega ole seetõttu koensüüm. Üldistatud tõlgenduse kohaselt on koensüüm kofaktori erijuht.
Selline hulk tõlgendusi on tingitud asjaolust, et tänapäeva biokeemias on need mõisted mitmetähenduslikud mõisted, millel pole universaalset määratlust.
Kofaktorite bioloogiline roll
Ensüümi kofaktorid võivad täita mitmesuguseid funktsioone, sealhulgas:
- osalemine tertsiaarsete ja kvaternaarsete konformatsioonide kujunemises ja stabiliseerimises;
- aluse või katalüütilise tsentri stabiliseerimine, tagadesnendevaheline täiendavus;
- katalüüsis osalemine täiendava substraadina;
- ensümaatilise aktiivsuse reguleerimine;
- redoksreaktsioonides osalemine.
Sõltumata toimemehhanismist ja kofaktori keemilisest olemusest ei saa ensüüm selle puudumisel teostada katalüütilist aktiivsust. Siiski on väike rühm ensüüme, mille toimimine ei ole seotud kofaktoritega.
