نظير إنزيمي

التاريخ

وفي السياق ذاته، أن أشكال الإنزيمات التي تنتج من مواضع جينية مختلفة تُوصف بِأنها نظائر الإنزيمات (Isoenzyme).

ومن ناحية أخرى، وُصفت نظائِر الإنزيمات لأول مرة من قِبل البريطاني أ.كنج وَالمِصري محمد أبو الفضل عام 1948 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 (Tartrate salt) يُؤدي إِلى فُقدان نَشاطه بينما لا يتأثر النظير المَوجود بِالكُريات الحَمراء بِهذه المُعاملة.

ومن ناحية أخرى، في سنة 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:

وفي السياق ذاته، أن الإنزيمات الناتجة مِن الأَليلات المُختلفة لنفس الجَين تُوصف بأنها إنزيمات مُتغايرة جينياً (Alloenzyme).

كيناز الكرياتين

وفي هذا الصدد، CK2 غَير قَابل لِلكَشف (<2%) فِي مصل الدم للِأَشخاص الأَصِحاء، وَتزداد نسبته في الدَم إِلى 20% فِي الساعات 6-18 الأولى بعد احتشاء عضلة القلب، وَيتبع ازدياد نسبته ألم في الصَدر.

وعلى صعيد آخر، يتواجد كيناز الكرياتين على شكل ثَلاثة نظائر إنزيمية، تستعمل كَدليل أولي على احتشاء عضلة القلب، وَيَتكون كُل نظير من وِحدتين إحداهما M والأُخرى B كَالتالي:

الإنزيمات النازعة لِهيدروجين اللاكتات

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

في هذا الإطار، وَتُستعمل 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 على وجه التقريب، وبعد مُضي 24 تصبح كمية الإنزيم النازع الأول أكثر من كمية الإنزيم النازع الثاني، وبالتالي يتم اعتبار التغيير في النسبة بين النظير الأول والثاني فضلًا عن التَغيير في نظائر كيناز الكرياتين من الأدلى القَوية على حصول احتشاء عضلة القلب.

التوزيع

وفي هذا الصدد، الأنماط الأيضية المُختلفة في أجهزة وأعضاء الجِسم المُختلفة، مِثل: ، حيث تتواجد نظائره في العَضلات الهيكلية 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.

وفي هذا الصدد، بِشكلٍ عام، توزيع نظائر الإنزيمات المُختلفة من إنزيم مُعين يعكس على الأقل أَربعة أُمور وهيَ:

• المواقع والأدوار الأيضية المُختلفه في نَفس الخَلية.
• المراحل المُختلفة في من التَطور في الأنسجة الجنينة أو أنسجة الكِبار.
• ردود الفِعل المُختلفة من نظائر الإنزيمات لمُعدل التفاغر.

الشكل

وفي السياق ذاته، تتواجد نَظائر الإنزيمات عادةً بالشكل الرُباعي، حيث تَحتوي على وحدات بنائية مُتماثلة ولكنها غير مُتطابقة في ترتيب وَتسلسل الأَحماض الأمينية المُكونة لَها، 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.

الاختلاف

في هذا الإطار، 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 المستعملة في عملية التصنيع كما يَحصل في الفوسفاتاز القَلوي.

المنشأ

وفي السياق ذاته، 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.

الغلوكوكيناز

علاوةً على ذلك، يُعتبر غلوكوكيناز من الأَمثله على نظائر الإنزيمات، فهوَ بَديل الهكسوكيناز (Hexokinase) الذي لا يمكن تثبيطه عن طَريق الغلوكوز سداسي الفوسفات، وَيُستعمل 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.

فوسفاتاز قلوي

في هذا الإطار، ويتم في الثدييات تَثبيط هذا النظائر باستخدام ، 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.

ومن جهة أخرى، الفوسفاتاز القَلوي 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:

المصادر

المراجع

واسمات جزيئية

إضافةً إلى ذلك، تُستعمل نظائر الإنزيمات والإنزيمات المُتغايره جينياً ، حيث أَنَّ عِلم الوِراثة السُكانية في جَوهره يَعمل على دراسة أَسباب وآثار التَباين والاختِلاف الوِراثي بينَ السُكان، حيث في الماضي كانت نظائِر الإنزيمات تُستعمل كَواسمات جزيئية تُساعد في هذا العِلم، وعلى الرَغم من أنه في الوَقت الراهن تُستعمل 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