Cofactor
Un cofactor es un compuesto químico no proteico (con excepciones como la colipasa, un compuesto proteico) o un ión metálico que se requiere para la actividad de una enzima como catalizador (un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de una reacción química). Los cofactores pueden considerarse "moléculas auxiliares" que ayudan en las transformaciones bioquímicas . La velocidad a la que estos ocurren se caracterizan en un área de estudio llamada cinética enzimática . Los cofactores suelen diferir de los ligandos en que a menudo obtienen su función al permanecer unidos.
Los cofactores se pueden dividir en dos tipos: iones inorgánicos y moléculas orgánicas complejas llamadas coenzimas. Las coenzimas se derivan principalmente de vitaminas y otros nutrientes esenciales orgánicos en pequeñas cantidades.
Las coenzimas se dividen además en dos tipos. El primero se denomina "grupo prostético o protésico", que consiste en una coenzima que está unida de manera estrecha a una proteína. El segundo tipo de coenzimas se denominan "cosustrato"s y se unen transitoriamente a la proteína. Los cosustratos pueden liberarse de una proteína en algún momento y luego volver a unirse más tarde. Tanto los grupos protésicos como los cosustratos tienen la misma función, que es facilitar la reacción de enzimas y proteínas. Una enzima inactiva sin cofactor se llama apoenzima, mientras que la enzima completa con cofactor se llama holoenzima .
Algunas enzimas o complejos enzimáticos requieren varios cofactores. Por ejemplo, el complejo multienzimático piruvato deshidrogenasa en la unión de la glucólisis y el ciclo del ácido cítrico requiere cinco cofactores orgánicos y un ion metálico: pirofosfato de tiamina débilmente unido (TPP), lipoamida unida covalentemente y dinucleótido de flavina adenina (FAD), cosustratos nicotinamida adenina dinucleótido (|NAD+) y coenzima A (CoA), y un ion metálico (Mg 2+).
Los cofactores orgánicos son a menudo vitaminas o están hechos de vitaminas. Muchos contienen el nucleótido adenosina monofosfato (AMP) como parte de sus estructuras, como ATP, coenzima A, FAD y NAD+ . Esta estructura común puede reflejar un origen evolutivo común como parte de las ribozimas en un mundo de ARN antiguo . Se ha sugerido que la parte AMP de la molécula puede considerarse una especie de "mango" mediante el cual la enzima puede "agarrar" la coenzima para cambiarla entre diferentes centros catalíticos.
Son componentes no proteicos, termoestables y de baja masa molecular, necesarios para la acción de una enzima. El cofactor se une a una estructura proteica, denominada apoenzima, y el complejo apoenzima-cofactor recibe el nombre de holoenzima.
Aquellos cofactores que están covalentemente unidos a la apoenzima se denominan grupos prostéticos, ya sean orgánicos (coenzimas) o inorgánicos.
Los cofactores son básicamente de dos tipos, iones metálicos y moléculas orgánicas, denominadas coenzimas.
Los procesos industriales catalizados por enzimas[1][2][3] son altamente eficientes; algunas enzimas dependen de cofactores de nicotinamida (NADH/NAD+, NADP/NAPH). Debido al alto precio de estos cofactores, estos procesos no serían económicamente competitivos. Recientemente, se han identificado algunos compuestos orgánicos sintéticos como contrapartes biomiméticas económicamente prometedoras de los cofactores naturales.[4]
Cofactores metálicos
[editar]Entre los cofactores metálicos son cationes, como Fe2+, Zn2+, Cu2+, K+, Mn2+, Mg2+, entre otros.
Los iones metálicos puede actuar como:
- centro catalítico primario;
- grupo puente para reunir el sustrato y la enzima, formando un complejo de coordinación;
- agente estabilizante de la conformación de la proteína enzimática en su forma catalíticamente activa.
Las enzimas que precisan de iones metálicos se llaman a veces metaloenzimas.
Coenzimas
[editar]Las coenzimas, por lo general son vitaminas (vitaminas B, vitamina C, Vitamina D), por ejemplo, la deficiencia de las vitaminas dentro de un organismo, provoca la deficiencia en enzimas y por ende hay falta de reacciones indispensables.
Historia
[editar]El primer cofactor orgánico descubierto fue el NAD+, que fue identificado por Arthur Harden y William Young en 1906.[5] Observaron que la adición de extracto de levadura hervido y filtrado aceleraba notablemente la fermentación alcohólica en extractos de levadura sin hervir. Llamaron «cofermento» al factor no identificado responsable de este efecto. Mediante una larga y difícil purificación a partir de extractos de levadura, este factor termoestable fue identificado como un nucleótido azúcar fosfato por Hans von Euler-Chelpin.[6] Otros cofactores fueron identificados a lo largo de principios del siglo XX, con el aislamiento del ATP en 1929 por Karl Lohmann,[7]y el descubrimiento de la coenzima A en 1945 por Fritz Albert Lipmann.[8]
Las funciones de estas moléculas fueron inicialmente misteriosas, pero, en 1936, Otto Heinrich Warburg identificó la función del NAD+ en la transferencia de hidruro.[9] Este descubrimiento fue seguido a principios de la década de 1940 por el trabajo de Herman Kalckar, quien estableció el vínculo entre la oxidación de los azúcares y la generación de ATP.[10] Esto confirmó el papel central del ATP en la transferencia de energía que había propuesto Fritz Albert Lipmann en 1941.[11] Posteriormente, en 1949, Morris Friedkin y Albert L. Lehninger demostró que el NAD+ vinculaba vías metabólicas como el ciclo del ácido cítrico y la síntesis de ATP.[12]
Véase también
[editar]Referencias
[editar]- ↑ Paul, Caroline E.; Rodríguez-Mata, María; Busto, Eduardo; Lavandera, Iván; Gotor-Fernández, Vicente; Gotor, Vicente; García-Cerrada, Susana; Mendiola, Javier et al. (20 de junio de 2014). «Transaminases Applied to the Synthesis of High Added-Value Enantiopure Amines». Organic Process Research & Development 18 (6): 788-792. ISSN 1083-6160. doi:10.1021/op4003104. Consultado el 10 de enero de 2026.
- ↑ Yuan, Bo; Yang, Dameng; Qu, Ge; J. Turner, Nicholas; Sun, Zhoutong (2024). «Biocatalytic reductive aminations with NAD(P)H-dependent enzymes: enzyme discovery, engineering and synthetic applications». Chemical Society Reviews (en inglés) 53 (1): 227-262. doi:10.1039/D3CS00391D. Consultado el 10 de enero de 2026.
- ↑ Höhne, Matthias; Bornscheuer, Uwe T. (2009). «Biocatalytic Routes to Optically Active Amines». ChemCatChem (en inglés) 1 (1): 42-51. ISSN 1867-3899. doi:10.1002/cctc.200900110. Consultado el 10 de enero de 2026.
- ↑ Characterization of Biomimetic Cofactors According to Stability, Redox Potentials, and Enzymatic Conversion by NADH Oxidase from Lactobacillus pentosus, ChemBioChem. 18 (19): 1944–1949 https://doi.org/10.1002%2Fcbic.201700258
- ↑ Harden A, Young WJ (24 de octubre de 1906). «The Alcoholic Ferment of Yeast-Juice». Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 78 (526): 369-75. doi:10.1098/rspb.1906.0070.
- ↑ «Fermentation of sugars and fermentative enzymes: Nobel Lecture, May 23, 1930». Nobel Foundation. Consultado el 30 de septiembre de 2007.
- ↑ Lohmann K (August 1929). «Über die Pyrophosphatfraktion im Muskel». Naturwissenschaften 17 (31): 624-5. Bibcode:1929NW.....17..624.. S2CID 20328411. doi:10.1007/BF01506215.
- ↑ Lipmann F (1 de septiembre de 1945). «Acetylation of sulfanilamide by liver homogenates and extracts». J. Biol. Chem. 160 (1): 173-90. doi:10.1016/S0021-9258(18)43110-9.
- ↑ Warburg O, Christian W (1936). «Pyridin, the hydrogen-transferring component of the fermentation enzymes (pyridine nucleotide)». Biochemische Zeitschrift 287: E79-E88. doi:10.1002/hlca.193601901199.
- ↑ Kalckar HM (November 1974). «Origins of the concept oxidative phosphorylation». Molecular and Cellular Biochemistry 5 (1–2): 55-63. PMID 4279328. S2CID 26999163. doi:10.1007/BF01874172.
- ↑ Lipmann F (1941). «Metabolic generation and utilization of phosphate bond energy». A Source Book in Chemistry, 1900-1950. Adv Enzymol 1. pp. 99-162. ISBN 9780674366701. doi:10.4159/harvard.9780674366701.c141.
- ↑ Friedkin M, Lehninger AL (1949). «Esterification of inorganic phosphate coupled to electron transport between dihydrodiphosphopyridine nucleotide and oxygen». J. Biol. Chem. 178 (2): 611-23. PMID 18116985. doi:10.1016/S0021-9258(18)56879-4.
