Definition von Cofaktor, Coenzym und prosthetischer Gruppe

Auf der Wikipedia-Seite (en.wikipedia.org/wiki/Cofactor_(biochemistry)) wird ein Coenzym als ein komplexer organischer Cofaktor definiert, daher zählt Cl⁻ nicht. Eine andere Sache, die es als Coenzym disqualifiziert, ist, dass das Ion nicht direkt an der katalysierten Reaktion beteiligt ist. Diese Amylase enthält sowohl ein Calciumion, das an der Katalyse beteiligt ist. Es wird spekuliert, dass das Chlorid nur an der Differenzierung zwischen Substraten beteiligt ist und in anderen Strukturen fehlt.

Warum eine vier Jahre alte Frage wiederbeleben?

Obwohl ich eine Nomenklatur dieser Art nicht für sehr wichtig halte und die hoch bewertete Antwort von @VonBeche vernünftig ist, habe ich mich aus mehreren Gründen entschieden, meine eigene "Antwort" hinzuzufügen. Erstens ist dies eine sehr aktive Frage, wahrscheinlich weil die Schüler diese Art von Unterscheidung treffen müssen, zweitens, weil es in letzter Zeit mehrere falsche Antworten gegeben hat, und drittens, weil keine der Antworten von einer maßgeblichen Quelle unterstützt wird (ich betrachte Wikipedia nicht als unbedingt maßgeblich). Der vielleicht wichtigste Grund besteht jedoch darin, zu betonen, dass, obwohl kürzlich versucht wurde, eine Standardnomenklatur zu erstellen, es in der tatsächlichen Praxis keine allgemein vereinbarte Terminologie für Cofaktoren gibt.

In dieser Antwort verwendete Autorität

Die biochemische Nomenklatur entsteht willkürlich aus neuen Forschungsergebnissen, und erst wenn sich der Staub sozusagen gelegt hat, versuchen Gremien, sie zu standardisieren. Ich hatte erwartet, etwas in den Empfehlungen der Internationalen Union für Biochemie und Molekularbiologie zur biochemischen und organischen Nomenklatur zu finden , aber diese scheinen auf die Enzymklassifizierung beschränkt zu sein. Ich habe daher als Ausgangspunkt ChEBI — Chemical Entities of Biological Interest verwendet . Dies ist ein „frei verfügbares Wörterbuch molekularer Einheiten, das sich auf „kleine“ chemische Verbindungen konzentriert“, das auf der EMBL-EBI-Website veröffentlicht wurde und Teil der ELIXIR Core Data Resources ist„eine Reihe europäischer Datenressourcen von grundlegender Bedeutung für die breitere Gemeinschaft der Biowissenschaften und die langfristige Aufbewahrung biologischer Daten“.

ChEBI-Definitionen von Cofaktor, Coenzym und prothetischer Gruppe

URL: https://www.ebi.ac.uk/chebi/searchId.do?chebiId=23357
ChEBI Name: Cofaktor
ChEBI ID: CHEBI:23357
Definition: Ein organisches Molekül oder Ion (normalerweise ein Metallion), das von benötigt wird ein Enzym für seine Aktivität. Es kann entweder locker (Coenzym) oder fest (prothetische Gruppe) angebracht werden.
ChEBI-Ontologie: Cofaktor (CHEBI:23357) ist eine biochemische Rolle (CHEBI:52206)

Eine Reihe von Verbindungen wird als Kofaktor aufgeführt, darunter Metallionen wie Chlorid und organische Moleküle wie NAD (unten als Coenzym unterklassifiziert) und FAD (unten als prosthetische Gruppe unterklassifiziert).

URL: https://www.ebi.ac.uk/chebi/searchId.do?chebiId=CHEBI:23354
ChEBI Name: Coenzym
ChEBI ID: CHEBI:23354
Definition: Eine niedermolekulare, nicht proteinhaltige organische Verbindung, die beteiligt ist in enzymatischen Reaktionen als dissoziierbarer Akzeptor oder Donor von chemischen Gruppen oder Elektronen.
ChEBI-Ontologie: Coenzym (CHEBI:23354) ist ein Cofaktor (CHEBI:23357)

Eine Reihe von Verbindungen wird als Coenzym aufgeführt (Ascorbinsäure, Coenzym A, NAD usw.), die alle organische Verbindungen sind.

URL: https://www.ebi.ac.uk/chebi/searchId.do?chebiId=CHEBI:26348
ChEBI Name: prosthetische Gruppe
ChEBI ID: CHEBI:26348
Definition: Eine fest gebundene, spezifische Nicht-Polypeptid-Einheit in einem proteinbestimmenden und an seiner biologischen Aktivität beteiligt.
ChEBI-Ontologie: prothetische Gruppe (CHEBI:26348) ist ein Cofaktor (CHEBI:23357)

Einer Reihe von Verbindungen wird die Rolle prosthetischer Gruppen zugeschrieben (z. B. FAD, Hämliponsäure), aber keine davon sind einfache Metallionen, obwohl sie nicht ausschließlich organisch sind (z. B. Metall-Schwefel-Cluster).

Ontologische Interpretation und Vergleich mit Wikipedia-Eintrag

Der ChEBI- Eintrag zu 'Cofactor' gibt den einleitenden Absatz der Wikipedia- Seite zu diesem Thema wieder, relevante Abschnitte, von denen ich unten zitiere:

Ein Cofaktor ist eine chemische Nichtproteinverbindung oder ein Metallion, das für die Aktivität eines Enzyms als Katalysator erforderlich ist.

Cofaktoren können in zwei Arten unterteilt werden: anorganische Ionen und komplexe organische Moleküle, die Coenzyme genannt werden .

Coenzyme werden weiter in zwei Typen unterteilt. Die erste wird als „ prosthetische Gruppe“ bezeichnet , die aus einem Coenzym besteht, das fest oder sogar kovalent und dauerhaft an ein Protein gebunden ist. Die zweite Art von Coenzymen wird als „ Cosubstrate “ bezeichnet und vorübergehend an das Protein gebunden. Cosubstrate können irgendwann von einem Protein freigesetzt werden und sich später wieder binden.

Die Natur von Wikipedia (jeder kann es bearbeiten) ist jedoch so, dass weiter unten auf der Seite unter dem Abschnitt über die Klassifizierung Folgendes angezeigt wird:

Cofaktoren können in zwei Hauptgruppen eingeteilt werden: organische Cofaktoren wie Flavin oder Häm; und anorganische Cofaktoren, wie die Metallionen Mg ²⁺ , Cu ⁺ , Mn ²⁺ und Eisen-Schwefel-Cluster.

Organische Cofaktoren werden manchmal weiter in Coenzyme und prosthetische Gruppen unterteilt .

Dann heißt es in dem Abschnitt weiter:

[ Bryce 1979 ] bemerkte die Verwirrung in der Literatur und die im Wesentlichen willkürliche Unterscheidung zwischen prosthetischen Gruppen und Coenzymgruppen und schlug vor …

…Cofaktoren wurden definiert als eine zusätzliche Substanz neben Protein und Substrat, die für die Enzymaktivität erforderlich ist, und eine prosthetische Gruppe als eine Substanz, die an ein einzelnes Enzymmolekül gebunden ihren gesamten katalytischen Zyklus durchläuft .

Der Autor konnte jedoch keine allumfassende Definition eines „Coenzyms“ finden und schlug vor, diesen Begriff aus der Literatur zu streichen.

Es scheint also, dass es (mindestens) vier verschiedene Möglichkeiten gibt, Cofaktoren zu klassifizieren. Das von ChEBI unterscheidet sich nicht wesentlich vom zweiten Wikipedia-Schema (eher als dem, das es zitiert), aber das erste Wikipedia-Schema – das zwischen Coenzymen und prosthetischen Gruppen unterscheidet – tut es sicherlich.

Bryces Vorschlag, den Begriff Coenzym zu verwerfen, wurde nicht übernommen, aber seine Kritik an der allgemeinen Nomenklatur warnt vor Dogmatismus in diesem Bereich. „Narren stürmen hinein, wo Engel sich fürchten zu treten.“

Komplexe Enzyme bestehen aus Protein- und Nichtproteinkomponenten. Der Proteinteil des Enzyms wird Apoenzyme oder Apozyme genannt. Während der Nicht-Protein-Teil des Enzyms Cofaktor genannt wird.

Cofaktoren sind zwei Arten, basierend auf ihren chemischen Eigenschaften wie…..

1. Metall-Cofaktoren (anorganische Verbindungen) – Metalloenzyme (Metallozyme) und metallaktivierte Enzyme

2. Organische Cofaktoren – Coenzyme und prosthetische Gruppen

Lesen Sie hier mehr über den Hauptunterschied zwischen Cofaktoren und Coenzymen .