Kofaktor: Pengertian, jenis dan contoh

Kofaktor adalah senyawa kimia non-protein yang terikat pada protein dan diperlukan untuk aktivitas biologis protein. Protein ini umumnya enzim, dan kofaktor dapat dianggap sebagai “molekul pembantu” yang membantu dalam transformasi biokimia.

Kofaktor bersifat organik atau anorganik. Mereka juga dapat diklasifikasikan tergantung pada seberapa erat mereka mengikat enzim, dengan kofaktor yang terikat longgar disebut koenzim dan kofaktor yang terikat erat disebut gugus prostetik. Beberapa sumber juga membatasi penggunaan istilah “kofaktor” menjadi zat anorganik. Enzim yang tidak aktif, tanpa kofaktor disebut apoenzim, sedangkan enzim lengkap dengan kofaktor adalah holoenzim.

Beberapa enzim atau kompleks enzim memerlukan beberapa kofaktor. Sebagai contoh, multienzim kompleks piruvat dehidrogenase di persimpangan glikolisis dan siklus asam sitrat memerlukan lima kofaktor organik dan satu ion logam: ikatan tiamin pirofosfat (TPP) yang terikat longgar, lipoamida yang terikat secara kovalen dan flavin adenin dinukleotida (FAD), dan kosubtrat nikotida adenin dinukleotida (NAD +) dan koenzim A (CoA), dan ion logam (Mg2 +).

Kofaktor organik seringkali berupa vitamin atau terbuat dari vitamin. Banyak mengandung nukleotida adenosin monofosfat (AMP) sebagai bagian dari struktur mereka, seperti ATP, koenzim A, FAD, dan NAD +. Struktur umum ini dapat mencerminkan asal evolusi yang sama sebagai bagian dari ribozim di dunia RNA kuno. Telah dikemukakan bahwa bagian AMP dari molekul dapat dianggap semacam “pegangan” dimana enzim dapat “menangkap” koenzim untuk mengubahnya di antara pusat-pusat katalitik yang berbeda.

Klasifikasi

Kofaktor dapat dibagi menjadi dua kelompok besar: kofaktor organik, seperti flavin atau heme, dan kofaktor anorganik, seperti ion logam Mg2 +, Cu +, Mn2 +, atau kluster besi-sulfur.

Kofaktor organik

Kofaktor organik kadang-kadang dibagi lagi menjadi koenzim dan gugus prostetik. Istilah koenzim merujuk secara khusus pada enzim dan, dengan demikian, ke sifat fungsional protein. Di sisi lain, “gugus prostetik” menekankan sifat pengikatan kofaktor terhadap protein (ketat atau kovalen) dan, dengan demikian, mengacu pada sifat struktural. Sumber yang berbeda memberikan definisi koenzim, kofaktor, dan gugus prostetik yang sedikit berbeda.

Beberapa menganggap molekul organik yang terikat erat sebagai gugus prostetik dan bukan sebagai koenzim, sementara yang lain mendefinisikan semua molekul organik non-protein yang diperlukan untuk aktivitas enzim sebagai koenzim, dan mengklasifikasikan molekul yang terikat erat sebagai gugus prostetik koenzim. Perlu dicatat bahwa istilah-istilah ini sering digunakan secara longgar.

Sebuah surat tahun 1979 dalam Trends in Biokimia Sciences mencatat kebingungan dalam literatur dan perbedaan dasarnya yang sewenang-wenang yang dibuat antara gugus prostetik dan koenzim dan mengusulkan skema berikut. Di sini, kofaktor didefinisikan sebagai zat tambahan selain dari protein dan substrat yang diperlukan untuk aktivitas enzim dan gugus prostetik sebagai zat yang mengalami seluruh siklus katalitiknya yang melekat pada molekul enzim tunggal. Namun, penulis tidak dapat sampai pada definisi tunggal yang mencakup semua “koenzim” dan mengusulkan agar istilah ini dihapus dari penggunaan dalam literatur.

Kofaktor organik adalah molekul organik kecil (biasanya massa molekul kurang dari 1000 Da) yang dapat terikat secara longgar atau erat dengan enzim dan berpartisipasi langsung dalam reaksi. Dalam kasus terakhir, ketika sulit untuk dihilangkan tanpa mendenaturasi enzim, itu bisa disebut gugus prostetik. Penting untuk menekankan bahwa tidak ada pembagian yang tajam antara kofaktor yang terikat longgar dan erat.

Struktur NAD
Struktur NAD

Memang, banyak seperti NAD + dapat terikat erat pada beberapa enzim, sementara itu terikat dengan longgar pada yang lain. Contoh lain adalah tiamin pirofosfat (TPP), yang terikat erat dalam transketolase atau piruvat dekarboksilase, sementara itu kurang terikat erat pada dehidrogenase piruvat. Koenzim lain, flavin adenine dinucleotide (FAD), biotin, dan lipoamida, misalnya, terikat secara kovalen. Kofaktor yang terikat erat, secara umum, diregenerasi selama siklus reaksi yang sama, sementara kofaktor yang terikat longgar dapat diregenerasi dalam reaksi selanjutnya yang dikatalisis oleh enzim yang berbeda. Dalam kasus yang terakhir, kofaktor juga dapat dianggap sebagai substrat atau kosubtrat.

Vitamin dapat berfungsi sebagai prekursor bagi banyak kofaktor organik (mis., Vitamin B1, B2, B6, B12, niasin, asam folat) atau sebagai koenzim sendiri (mis., Vitamin C). Namun, vitamin memang memiliki fungsi lain dalam tubuh. Banyak kofaktor organik juga mengandung nukleotida, seperti pembawa elektron NAD dan FAD, dan koenzim A, yang membawa gugus asil. Sebagian besar kofaktor ini ditemukan dalam sejumlah besar spesies, dan beberapa bersifat universal untuk semua bentuk kehidupan. Pengecualian untuk distribusi luas ini adalah sekelompok kofaktor unik yang berevolusi dalam methanogen, yang terbatas pada kelompok archaea ini.

kofaktor
KoA

Kofaktor anorganik

Ion logam adalah kofaktor umum. Studi tentang kofaktor ini berada di bawah bidang kimia bioinorganik. Dalam nutrisi, daftar elemen jejak penting mencerminkan peran mereka sebagai kofaktor. Pada manusia daftar ini umumnya termasuk besi, magnesium, mangan, kobalt, tembaga, seng, selenium, dan molibdenum. Meskipun kekurangan kromium menyebabkan gangguan toleransi glukosa, tidak ada enzim manusia yang menggunakan logam ini sebagai kofaktor telah diidentifikasi. Yodium juga merupakan elemen jejak yang penting, tetapi elemen ini digunakan sebagai bagian dari struktur hormon tiroid daripada sebagai kofaktor enzim.

Kalsium adalah kasus khusus lain, dalam hal ini diperlukan sebagai komponen dari makanan manusia, dan diperlukan untuk aktivitas penuh banyak enzim, seperti nitrat oksida sintase, protein fosfatase, dan adenilat kinase, tetapi kalsium mengaktifkan enzim-enzim ini dalam regulasi alosterik, sering mengikat enzim-enzim ini dalam kompleks dengan calmodulin. Karenanya, kalsium adalah molekul pensinyalan sel, dan biasanya tidak dianggap sebagai kofaktor enzim yang diaturnya.

Dalam banyak kasus, kofaktor mencakup komponen anorganik dan organik. Satu set beragam contoh adalah protein hem, yang terdiri dari cincin porfirin yang dikoordinasikan dengan zat besi.

Gugus besi-sulfur

Gugus besi-belerang adalah kompleks atom besi dan belerang yang disimpan dalam protein oleh residu sisteinil. Mereka memainkan peran struktural dan fungsional, termasuk transfer elektron, redoks sensing, dan sebagai modul struktural.

Kofaktor

Tinggalkan Balasan