La maggior parte degli enzimi per l'implementazione dell'attività catalitica necessita di elementi ausiliari - cofattori. Queste sostanze sono di natura non proteica e non sono sempre una parte strutturale della molecola enzimatica. Il complesso funzionale di una proteina e di un cofattore è chiamato oloenzima e solo la parte proteica è chiamata apoenzima. Un cofattore che è permanentemente parte di un enzima ed è ad esso legato da legami covalenti è chiamato gruppo protesico.
In un senso più ampio, un cofattore è un gruppo aggiuntivo in qualsiasi proteina complessa che la mantiene in uno stato funzionale. Nelle proteine enzimatiche, i cofattori possono essere direttamente coinvolti nella reazione di catalisi.
Caratteristiche e tipi di cofattori
I cofattori sono sostanze a basso peso molecolare che sono divise chimicamente in 2 grandi gruppi:
- ioni di metalli bivalenti (zinco, magnesio,potassio, rame, manganese, ferro, ecc.);
- coenzimi - composti organici non proteici.
A loro volta, i coenzimi si dividono in vitamine con i loro derivati e composti di natura non vitaminica. Questi ultimi includono:
- UDP-glucosio;
- nucleotidi;
- metalloporfirine;
- FAD, OVER+, NADP+;
- glutatione;
- ubichinone;
- S-adenosilmetionina.
I cofattori possono formare legami sia covalenti forti che deboli con gli enzimi. Alcuni gruppi interagiscono con la parte polipeptidica in modo così forte che è difficile separarli anche chimicamente.
Difficoltà nel definire i concetti di "cofattore" e "coenzima"
In senso stretto, i cofattori sono ioni metallici e i coenzimi sono gruppi di natura organica. Se consideriamo questi elementi dal punto di vista del loro significato funzionale, allora il cofattore non partecipa alla reazione di catalisi, e quindi non è un coenzima. In un'interpretazione generalizzata, un coenzima è un caso speciale di cofattore.
Tale numero di interpretazioni è dovuto al fatto che nella biochimica moderna questi termini sono concetti ambigui che non hanno una definizione universale.
Il ruolo biologico dei cofattori
I cofattori enzimatici possono svolgere una varietà di funzioni, tra cui:
- partecipazione alla formazione e stabilizzazione di conformazioni terziarie e quaternarie;
- stabilizzazione del substrato o del centro catalitico, garantendocomplementarità tra loro;
- partecipazione alla catalisi come ulteriore substrato;
- regolazione dell'attività enzimatica;
- partecipazione alle reazioni redox.
Indipendentemente dal meccanismo d'azione e dalla natura chimica del cofattore, in sua assenza l'enzima non può svolgere attività catalitica. Tuttavia, esiste un piccolo gruppo di enzimi il cui funzionamento non è correlato ai cofattori.
