نظير إنزيمي

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث

نَظائر الإِنزيمات أو مُتشابهات الإِنزيم (بالإنجليزية: Isoenzyme)[1] أو اختصاراً (بالإنجليزية: Isozyme)[2]، وهي أَي مَجموعة مِن الإِنزيمات تتشابه في خَصائصها التَحفيزية بَحيث تُحفز نَفس التَفاعل، وَتُنتج نَفس المُنتج، وَلكنها تَتباين في خَصائصها السيرولوجية وَفي تَسلسل الأَحماض الأمينية وفي الخَواص الفيزيائية مِثل نُقْطَة تَساوِي الكَهْرَبِائيَّة، وعادة ما تَكون قَليلة الوِحدات البِنائية، وَيمكن تمييزها عن طَريق بعض التِقنيات مِثل الهجرة الكهربائية أو البَأر المُتساوي التكَهرُب.[3]

تَتواجد نظائِر الإنزيمات بأنسجة الجِسم وَأعضائه المُختلفة، ويكون تواجدها بِنسب مُميزة تَختلف من عضو لآخر ومن نسيج لآخر، كَما يختلف اتجاه التَفاعل من نسيج للآخر. وَيُعتبر نَمط تواجد نظائر الإنزيمات الموجودة في بلازما الدَم أَحد أهم الوسائل المُستخدمة في تحديد مَكان النسيج أو العُضو التالف، ومَثال ذلك بأنه يتم تَشخيص مَرض احتشاء عضلة القَلب عن طَريق تحديد مستوى كيناز الكرياتين في بلازما الدَم. تُعتبر نظائر الإنزيمات مُهمة جداً في حالة عَجز تخطيط كهربائية القلب عن تفسير بعض الأمراض والحالات.[4]

تاريخياً[عدل]

وُصفت نظائِر الإنزيمات لأول مرة من قِبل البريطاني أ.كنج وَ المِصري محمد أبو الفضل عام 1948[5] حيث أَجروا دِراسات مُستَفيضة على نَظائِر الإِنزيمات نُشرت فيما بَعد بِشكل مُشترك بينهما، حيث اكتَشفوا فيها عِدة طُرق للتَفرقة بَين نَظيري إِنزيم الفوسفاتاز الحِمضي، وَالذي وُجِدَ أَحَدُهما في كريات الدم الحمراء بَينما يَتركز الآخر فِي خلايا غدة البروستاتا، فَوجدا أَن مُعاملة نظير الإنزيم الأَخير بِأملاح الطَرْطَرات [6] (Tartrate salt) يُؤدي إِلى فُقدان نَشاطه بينما لا يتأثر النظير المَوجود بِالكُرات الحَمراء بِهذه المُعاملة.[7]

في عام 1957 عَرفَ ر. ل. هنتر وَكليمنت ماركيرت نظائر الإنزيمات على أنها "أَشكال مُختلفة من نَفس الإنزيم تتشابه في وظائِفها وتتواجد في بعض الأفراد"، حيث يتضمن هذا التَعريف ما يَلي:

  1. أن أشكال الإنزيمات التي تنتج من مواضع جينية مختلفة تُوصف بِأنها نظائر الإنزيمات (Isoenzyme).
  2. أن الإنزيمات الناتجة مِن الأَليلات المُختلفة لنفس الجَين تُوصف بأنها إنزيمات مُتغايرة جينياً (Alloenzyme).

المَنشأ[عدل]

تنشأ نظائر الإنزيمات عادةً نتيجة لِتضاعف الجَينات، كما يُمكن أن تنشأ نتيجةً لِـتعدد الصيغ الصبغية أو تهجين الحمض النووي. وعلى مرِّ الزَمن، إذا بقيت وظائف الشَكل الجَديد مطابِقة للأصل، فمن المُرجح أن يَخسر واحد أَو أَكثر على شَكل طفرة متراكمة، مما يؤدي إلى تكوين جين كاذب، وبالرَغم من ذلك فإنِ الطَفرات لا تَمنع الإنزيم عَن العَمل بشكل فَوري وَلكن تَعمل على تعديل وَظيفته أو تغيير نَمطه في التعبير الجيني، مِثل قَد يتم التَعبير عن الجَين في مَراحل مُختلفة من عَملية التَطور أو في أنسجة مُختلفة.

الشَكل[عدل]

تتواجد نَظائر الإنزيمات عادةً بالشكل الرُباعي[4]، حيث تَحتوي على وحدات بنائية مُتماثلة ولكنها غير مُتطابقة في ترتيب وَتسلسل الأَحماض الأمينية المُكونة لَها[8]، مما يؤدي إلى تَنوع الأشكال الرُباعية لِنظائر الإنزيمات، ومثال ذلك: كيناز الكرياتين الذي يَظهر على شَكل ثلاثة نظائر إنزيمية، كُل نظير إنزيمي مِنها عبارة عن مُركب ثنائي الوِحدات يتكون من سلسلتين من عَديد البِبتيد. يمتلك كل نظير إنزيمي لكيناز الكرياتين رحلان كهربائي مُميز عن غَيره من النَظائر.[4]

الاختِلاف[عدل]

تَختلف نظائر الإنزيمات عن بَعضها البَعض. حيث يَحدث هذا الاختلاف إما بسبب اختلاف الجينات المُصنِعة كَما هوَ الحال في إنزيم مالات ديهيدروجيناز، أو نتيجةً لِاختلاف كمية الكربوهيدرات المستخدمة في عملية التصنيع كما يَحصل في الفوسفاتاز القَلوي.

التَوزيع[عدل]

بِشكلٍ عام، توزيع نظائر الإنزيمات المُختلفة من إنزيم مُعين يعكس على الأقل أَربعة أُمور وهيَ:[8]

  1. الأنماط الأيضية المُختلفة في أجهزة وأعضاء الجِسم المُختلفة، مِثل: فسفوريلاز الغلايكوجين (بالإنجليزية: glycogen phosphorylase)، حيث تتواجد نظائره في العَضلات الهيكيلية وفي الكَبد مما يَعكس خصائصها التَنظيمية المُختلفة، حيث في الأساس يتم تخزين الغلايكوجين في الكَبد والعَضلات، ولكن النظائر الإنزيمية السابقة تعمل على تدمير وإتلاف أنسجة الكَبد والعضلات.
  2. المواقع والأدوار الأيضية المُختلفه في نَفس الخَلية.
  3. المراحل المُختلفة في من التَطور في الأنسجة الجنينة أو أنسجة الكِبار.
  4. ردود الفِعل المُختلفة من نظائر الإنزيمات للمُعدل التَفاغُري (بالإنجليزية: Allosteric modulator).

واسمات جزيئية[عدل]

تُستخدم نظائر الإنزيمات والإنزيمات المُتغايره جينياً كَواسمات ومحددات جُزيئية (molecular markers)، حيث أَنَّ عِلم الوِراثة السُكانية في جَوهره يَعمل على دراسة أَسباب وآثار التَباين والاختِلاف الوِراثي بينَ السُكان، حيث في الماضي كانت نظائِر الإنزيمات تُستخدم كَواسمات جزيئية تُساعد في هذا العِلم، وعلى الرَغم من أنه في الوَقت الراهن تُستخدم واسمات جُزيئية أَخرى أَكثر مَنهجية وَدقة بالنِسبة للحمض النّووي (مِثل تسلسل الحمض النووي وَتعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة) إلا أَنَّ نظائر الإنزيمات تَبقى الطَريقة الأَسرع والأقل تَكلفة بين تِلك النُظم، وفي عام 2005 اعتُبرت نظائر الإنزيمات الخَيار الأَول للاستخدام في عِلم الوراثة السُكانية.

أمثلة[عدل]

الغلوكوكيناز

الغلوكوكيناز[عدل]

يُعتبر غلوكوكيناز (بالإنجليزية: Glucokinase) من الأَمثله على نظائر الإنزيمات، فهوَ بَديل الهكسوكيناز (Hexokinase) الذي لا يمكن تثبيطه عن طَريق الغلوكوز سداسي الفوسفات، وَيُستخدم الغلوكوكيناز في التَحكم في الإنسولين عن طَريق خلايا بيتا في البنكرياس، كما يلعب دوراً مُهم في بدأ تصنع الجلايكوجين في خلايا الكبد، وهذه الأمور تحدث فقط عندما يكون الجلوكوز متوافر بكثرة أو هناك مشكلة معينة.

كيناز الكرياتين[عدل]

صُورة تظهر الاختلاف بين نظائر كيناز الكرياتين أثناء الرَحلان الكهربائي

يتواجد كيناز الكرياتين (بالإنجليزية: Creatine kinase) على شكل ثَلاثة نظائر إنزيمية، تستخدم كَدليل أولي على احتشاء عضلة القلب، وَيَتكون كُل نظير من وِحدتين إحداهما M والأُخرى B كَالتالي:

النوع التَركيب مَكان التَواجد الارتفاع
CK1 BB في الدِماغ يرتفع أثناء أمراض الجِهاز العَصبي المَركزي
CK2 MB* في القَلب يَرتفع أثناء احتشاء عضلة القلب
CK3 MM في العَضلات الهيكلية وَ القَلب

الإنزيمات النازعة لِهيدروجين اللاكتات[عدل]

صورة تظهر تركيب النظائر الإنزيمية الخَمس للإنزيمات النازعة لحمض اللبن
صورة تُظهر الاختلاف بين النظائر الخمسة للإنزيمات النازعة لحمض اللبن أثناء الرَحلان الكهربائي

تُعتبر الإنزيمات النازعة لِهيدروجين اللاكتات (بالإنجليزية: Lactate Dehydrogenase) [9] من الأمثلة على نظائر الإنزيمات، وتُدعى اختصاراً LDH، وَهُوَ إنزيم رُباعي الوِحدات يتواجد في الأنسجة الفَقارية[8]، يَتكون مِن وحدتان من نوع H (حمضية) والآخريين من نوع M (قاعدية)، وَيكون الجُزء الرُباعي فَقط هو الفَعال في الإِنزيم[10]، وفيه تَتحد الوِحدات الأَربعة لِتُكون 5 نظائر إِنزيمية (ك.ج لِكل مِنها 33,500)[8] كَالتالي[11] [12]:

النوع التَركيب مَكان التَواجد المستوى الطبيعي الارتفاع
LDH1 HHHH في القَلب وَكريات الدَم الحَمراء 17-27% يَرتفع في حالات احتشاء عضلة القلب
LDH2 HHHM في القَلب وَكريات الدَم الحَمراء 27-37% يرتَفع في حالة الجَلطة القَلبية
LDH3 HHMM في الدِماغ والكِلية وَالعَضلات الهيكلية 18-25%
LDH4 HMMM في العَضلات الهيكلية والكَبِد 8-16%
LDH5 MMMM في العَضلات الهيكلية والكَبِد 6-16% يَرتفع في حالات أمرض الكبد والعضلات المخططة.

وَتُستخدم الإنزيمات النازعة لحمض اللبن كَواسمات جزيئية في تشخيص الأَمرض، ومثال ذلك: عند تَعرض أنسجة القَلب للتَلف يتم إفراز الإنزيمات النازعة لحمض اللبن في الدَم، وبعد فترة وَجيزة مِن حُصول النوبة القَلبية يزداد مُستوى هذه الإنزيمات في الدَم بشكل غير طَبيعي، وتُصبح كَمية الإنزيم النازع لحمض اللبن الثاني أكثر من كمية الإنزيم النازع لحمض اللبن الأول، وبعد مُرور 12 ساعة تُصبح كَميتهما مُتساوية تقريباً، وبعد مُضي 24 تصبح كمية الإنزيم النازع الأول أكثر من كمية الإنزيم النازع الثاني، وبالتالي يتم اعتبار التغيير في النسبة بين النظير الأول والثاني بالإضافة إلى التَغيير في نظائر كيناز الكرياتين من الأدلى القَوية على حصول احتشاء عضلة القلب.[8]

فوسفاتاز قلوي[عدل]

الفوسفاتاز القَلوي (بالإنجليزية: Alkaline phosphatase) وَيُدعى اختصاراً (ALP)، وَهوَ أَحد إِنزيمات بلازما الدم حَيث يَعمل في وَسط قَلوي (pH=9-10.5)، وَيتواجد بنسب مُرتفعه في الكَبد وَالعِظام وَالمَشيمة وَالأَمعاء الدَقيقة، ويتم استخدامه في تَقييم أمراض الكَبد والعِظام، وَيَتواجد الفوسفاتاز القَلوي في الجِسم على شَكل ثلاثة نَظائر إنزيمية، كَالتالي:

النوع مَكان التَواجد ملاحظات
ALPI في الأَمعاء
ALPL في الكَبد وَالعِظام وَالكِلية يُعتبر غَير متخصص نسيجياً
ALPP في المَشيمة يُدعى ريغان آيزوزايم

ويتم في الثدييات تَثبيط هذا النظائر باستخدام الأرجنين المتماثل (Homoarginine)، ما عَدا الفوسفاتاز القلوي الموجود في المَشيمة، كَما أن هذه النظائر تَتحول إلى الشَكل غير النَشط في حال ارتفاع درجة الحَرارة إلى 65 درجة سيلسيوسية، ما عدا النّوع المتواجد في المَشيمة.

المَراجع[عدل]

  1. ^ المعجم الطبي،الإصدار الثاني، ترجمة isoenzyme
  2. ^ المُعجم الطبي المُوحد، تَرجَمة Isoenzyme.
  3. ^ تعريف النظير الإنزيمي-موقع الطبي
  4. ^ أ ب ت ث Richard Harvey؛ Denise Ferrier (2011). Lipponcott's IIIulstrated Reviews: Biochemistry (باللغة الإنجليزية) (الطبعة الخامسة). صفحة 65. ISBN 9781608314126. 
  5. ^ Isoenzyme، Arab Scientific community organization: dr.mohammad.a.b 
  6. ^ المُعجم الطبي المُوحد، ترجمة Tartrate
  7. ^ نَظائِر الإِنزيمات، منظمة المجتمع العِلمي العَربي: أ.د محمد عيد شبير، اطلع عليه بتاريخ Sep 6, 2015 
  8. ^ أ ب ت ث ج David L. Nelson (2008). Lehninger principles of biochemistry [مبادئ لاننجر في الكيمياء الحيوية] (باللغة الإنجليزية) (الطبعة الخامسة). United States of America: W. H. Freeman and Company. صفحة 584. ISBN 978-0-7167-7108-1. 
  9. ^ دراسة تَغيُرات LDH وَ HBDH في مجموعات مرضية مُحددة (PDF)، جامعة تشرين/كُلية الطب البشري: د.كنده عبد الجبار جادالله، 2007، اطلع عليه بتاريخ Sep 1, 2015 
  10. ^ Lactate dehydrogenase test، Florida Cancer Specialists & Research Institute, Wellington: Todd Gersten، اطلع عليه بتاريخ Sep 1, 2015 
  11. ^ Lactate dehydrogenase isoenzymes test، Janis O. Flores، اطلع عليه بتاريخ Sep 1, 2015 
  12. ^ LDH isoenzymes، Department of Medicine, University of Washington School of Medicine: David C. Dugdale، اطلع عليه بتاريخ Sep 1, 2015 

المصادر[عدل]

  • Isoenzymes-Multienzyme complex (PDF)، Abeer Abd-Al Qader، 2011، اطلع عليه بتاريخ Sep 17, 2015 
  • Histochemical demonstration of enzymes separated by zone electrophoresis in starch gels، Hunter, R. L. and C.L. Merkert، 1957، صفحة 125: 1294-1295 
  • Selective cyclic nucleotide phosphodiesterase inhibitors as potential therapeutic agents، Weiss, B. and Hait، 1977، صفحة 17:441-477 
  • Visualisation and interpretation of plant isozymes، Wendel, JF, and NF Weeden، 1990، صفحة 5-45 
  • Genetics of plant isozymes، Weeden, NF, and JF Wendel، 1990، صفحة 46-72 
  • Enzyme electrophoresis and plant systematics، Crawford, DJ، 1989، صفحة 146-164 
  • Allozyme diversity in plant species، Hamrick, JL, and MJW Godt، 1990، صفحة 43-63 
  • Medical Biochemistry، Alexandria Faculty of medicine 1st year، 2015 

روابط خارجية[عدل]