Повечето от ензимите за осъществяване на каталитична активност се нуждаят от спомагателни елементи - кофактори. Тези вещества са непротеинови по природа и не винаги са структурна част от ензимната молекула. Функционалният комплекс на протеин и кофактор се нарича холоензим, а само белтъчната част се нарича апоензим. Кофактор, който е постоянно част от ензим и е свързан с него чрез ковалентни връзки, се нарича протетична група.
В по-широк смисъл кофакторът е допълнителна група във всеки сложен протеин, която го поддържа във функционално състояние. В ензимните протеини кофакторите могат да участват пряко в реакцията на катализа.
Характеристики и видове кофактори
Кофакторите са вещества с ниско молекулно тегло, които са химически разделени на 2 големи групи:
- йони на двувалентни метали (цинк, магнезий,калий, мед, манган, желязо и др.);
- коензими - органични непротеинови съединения.
От своя страна коензимите се разделят на витамини с техните производни и съединения от невитаминна природа. Последните включват:
- UDP-глюкоза;
- нуклеотиди;
- металопорфирини;
- FAD, НАД+, NADP+;
- глутатион;
- убихинон;
- S-аденозилметионин.
Кофакторите могат да образуват както силни ковалентни, така и слаби връзки с ензими. Някои групи взаимодействат с полипептидната част толкова силно, че е трудно да се разделят дори химически.
Трудности при дефинирането на понятията "кофактор" и "коензим"
В тесен смисъл кофакторите са метални йони, а коензимите са групи от органична природа. Ако разгледаме тези елементи от гледна точка на тяхното функционално значение, тогава кофакторът не участва в реакцията на катализа и следователно не е коензим. В обобщена интерпретация, коензимът е специален случай на кофактор.
Такъв брой тълкувания се дължат на факта, че в съвременната биохимия тези термини са двусмислени понятия, които нямат универсална дефиниция.
Биологичната роля на кофакторите
Ензимните кофактори могат да изпълняват различни функции, включително:
- участие във формирането и стабилизирането на третични и кватернерни конформации;
- стабилизиране на субстрата или каталитичния център, осигуряващдопълване между тях;
- участие в катализа като допълнителен субстрат;
- регулиране на ензимната активност;
- участие в редокс реакции.
Независимо от механизма на действие и химичната природа на кофактора, в негово отсъствие ензимът не може да осъществява каталитична активност. Има обаче малка група ензими, чието функциониране не е свързано с кофактори.
