Večina encimov za izvajanje katalitične aktivnosti potrebuje pomožne elemente - kofaktorje. Te snovi so po naravi nebeljakovinske in niso vedno strukturni del molekule encima. Funkcionalni kompleks proteina in kofaktorja se imenuje holoencim, samo beljakovinski del pa apoencim. Kofaktor, ki je trajno del encima in je z njim povezan s kovalentnimi vezmi, se imenuje protetična skupina.
V širšem smislu je kofaktor dodatna skupina v kateri koli kompleksni beljakovini, ki jo vzdržuje v funkcionalnem stanju. V encimskih beljakovinah so lahko kofaktorji neposredno vključeni v reakcijo katalize.
Značilnosti in vrste kofaktorjev
Kofaktorji so snovi z nizko molekulsko maso, ki so kemično razdeljene v 2 veliki skupini:
- ioni dvovalentnih kovin (cink, magnezij,kalij, baker, mangan, železo itd.);
- koencimi - organske nebeljakovinske spojine.
Po drugi strani pa so koencimi razdeljeni na vitamine z njihovimi derivati in spojine nevitaminske narave. Slednje vključujejo:
- UDP-glukoza;
- nukleotidi;
- metaloporfirini;
- FAD, NAD+, NADP+;
- glutation;
- ubikinon;
- S-adenozilmetionin.
Kofaktorji lahko tvorijo tako močne kovalentne kot šibke vezi z encimi. Nekatere skupine sodelujejo s polipeptidnim delom tako močno, da jih je težko ločiti celo kemično.
Težave pri definiranju pojmov "kofaktor" in "koencim"
V ožjem smislu so kofaktorji kovinski ioni, koencimi pa skupine organske narave. Če te elemente obravnavamo z vidika njihovega funkcionalnega pomena, potem kofaktor ne sodeluje v reakciji katalize in zato ni koencim. V splošni razlagi je koencim poseben primer kofaktorja.
Takšno število interpretacij je posledica dejstva, da so v sodobni biokemiji ti izrazi dvoumni pojmi, ki nimajo univerzalne definicije.
Biološka vloga kofaktorjev
Encimski kofaktorji lahko opravljajo različne funkcije, vključno z:
- sodelovanje pri nastajanju in stabilizaciji terciarnih in kvartarnih konformacij;
- stabilizacija substrata ali katalitičnega centra, ki zagotavljakomplementarnost med njima;
- sodelovanje pri katalizi kot dodatni substrat;
- regulacija encimske aktivnosti;
- sodelovanje pri redoks reakcijah.
Ne glede na mehanizem delovanja in kemično naravo kofaktorja, v njegovi odsotnosti encim ne more izvajati katalitične aktivnosti. Vendar pa obstaja majhna skupina encimov, katerih delovanje ni povezano s kofaktorji.
