同工酶专题

同工酶

同工酶的概念：具有相同底物，但电泳迁移率不同的酶。可来源于多个基因座或等位基因的表达，也可能是基因翻译后形成的。同工酶（isozyme，isoenzyme）广义是指生物体内催化相同反应而分子结构不同的酶。按照国际生化联合会（IUB）所属生化命名委员会的建议，则只把其中因编码基因不同而产生的多种分子结构的酶称为同工酶。最典型的同工酶是乳酸脱氢酶（LDH）同工酶。同工酶的基因先转录成同工酶的信使核糖核酸，后者再转译产生组成同工酶的肽链，不同的肽链可以不聚合的单体形式存在，也可聚合成纯聚体或杂交体，从而形成同一种酶的不同结构形式。同工酶是指催化相同的化学反应，但其蛋白质分子结构、理化性质和免疫性能等方面都存在明显差异的一组酶

同工酶的结构与基因的关系：近三十年来，由于蛋白质分离技术的发展，人们从一种属或同一个体的不同组织或同一组织、细胞中发现有的酶具有不同的分子形式却催化相同的化学反应，这种差异是由于酶蛋白编码基因同，或者虽然基因相同，但基因转录产物 mR NA或者翻译产物经过不同的加工过程产生的。由酶蛋白编码基因不同而产生的同工酶称原级同工酶

I由基因转录产物mR NA或者其翻译产物经过不同的加工过程产

生的同工酶称次级同工酶。原级同工酶又称基因型同工酶原级同工酶可分为多基因位点同工酶和复等位基因同工酶。

1 ．多基因位点同工酶有的同工酶是由多基因位点编码，即同工酶的结构可能由两个或两个以上不同基因位点所决定。一个基因位点编码一个多肽链中氮基酸顺序，不同的基因位点编码不同的多肽链，它们就形成了各自的同工酶。这些不同的基因互相独立，受不同的因素控制，可以不同时表达。各组织的表达也有不同，导致组织同工酶谱的特异性。多基因位点编码的同工酶可以形成纯聚体或杂交体。如L D H 同工酶，由 B亚基和 A亚基可以形成纯B型或纯 A型四聚体，而 B型和 A型棍台可产生另外三种类型杂交体多基因位点的同工酶电泳行为不同，并且常有不同的免疫特性。

2 ．复等位基因同工酶( 或称等位基因同工酶) 有些同工酶由等位基因编码，即在许多个体组成的群体中，在某一个基因位点上常存在许多不同的等位基因，这往往是通过突变产生。突变使构成基因的 DNA上碱基对发生改变，因此，编码的酶蛋白在一级结构上可表现某些个体差异、即不同的基因型造成不同的表现型。

乳酸脱氢酶（LDH）是最早发现的一种同工酶，从其电泳图谱分析，DLH有5种同工酶分别为DLH1 DLH2 DLH3 DLH4 DLH5。DLH含有α和β两种亚基他们分别有两个基因生产在人体的DLH中，α亚基由第12号染色体的基因位点B产生，β由第11号染色体的基因位点A 产生，DLH为一四聚体蛋白，有5种同工酶，分别由不同亚基组成。

4个α组成DLH1,3α和1个β组成DLH2,2个α和2个β组成DLH3,1个α和3个β组成DLH4,4个β组成DLH5.

几类同工酶及功能

1 DLH同工酶是生物机体的天然标记，可以反映出生长发育过程中基因表达的情况。泰山赤鳞鱼整个胚胎发育过程中，L DH- A、- B两个亚基同时表达，A亚基与 B亚基活性几乎相等。这种同工酶变化谱式不同于一般鱼类的酶谱变化模式。鱼类早期发育过程中， DLH同工酶一般是 DLHβ亚基占优势，LDHα直到胚胎发育的中后期才出现。然而，在两种黑鲈属鱼类中观察到相反的结果这两种鱼类的未受精卵及整个胚胎发育过程中均有活性，而β亚基直到DLHα活性明显增加以后才出现。泰山赤鳞鱼胚胎发育过程中LDHα、β亚基特异的表达，可作为泰山赤鳞鱼特殊的遗传标记之一。

2酯酶同工酶在高等植物中广泛存在，具有明显的种属、组织和发育阶段特异性，在一定程度上反应植物的系统发生。参与酯代谢与内膜系统的发育过程,也参与若干酶类的修饰、激活或钝化,导致一系列的激素和酶的变化,这些变化都离不开细胞内膜系统(内质网等)的参与,从而都可能直接或间接与酯酶代谢有关。同工酶作为基因表达的产物，其酶谱的差异能够很好地衡量种间的亲缘关系，也可揭示种间、种内在进化过程中的变异程度。因此利用同工酶技术

探讨植物的亲缘关系是一种较为可靠的手段。

3肌酸激酶同工酶在临床上的应用，CK-MB值越高颅脑损伤病情越重,预后越差，结论颅脑外伤患者血清CK-MB活性变化可作为判断病情及预后的指标。CK-MB是诊断急性心肌梗死最有价值酶学生化指标（1）通常血浆中的CK-MB来自心肌，若患者具有CK—MB 活性升高和下降的序列性变化，且峰值超过考值上限2倍，又无其他原因可解释时，应考虑AMI. CK-MB 质量用于胸痛发作3小时后诊断AMI阳性率可达50%.6小时的诊断阳性率可达到80%.（2）AMI发作后如未进行溶栓治疗，CK-MB通常在3～8小时出现升高，达峰时在发病后9～30小时，于48～72小时恢复至正常水平。与总CK测定比较，CK-MB的峰时稍有提前，且消失也较快。（3）以血清CK-MB水平评价AMI的梗塞面积大小存在一定的争论，一般认为，梗塞范围较小者，CK-MB达峰时间较早，恢复正常时间较短。实际CK—MB达峰时间更与病情的严重程度而不是梗塞的面积相关，由此可认为CK-MB达峰早者比达峰晚者预后好。（4）溶栓治疗时，CK-MB早期升高及短时间内达峰是AMI的征兆。关于不稳定性心绞痛（UAP）当心肌缺血时CK-MB常不增高，故UAP患者大多数无CK-MB增高，即便增高也不超过正常上限的2倍。CK-MB并不对心肌完全特异，在骨骼肌中也少量存在编辑本段临床价值

肌酸激酶的同功酶在临床诊断中有十分重要的意义[2，8-10]，在各种病变包括肌肉萎缩和心肌梗塞发生时，人的血清中肌酸激酶水平迅速提高，目前认为在心肌梗塞的诊断中测定肌酸激酶的活性比做心电图更为可靠。心肌梗死时，肌酸激酶在起病6

小时内升高，24小时达高峰，3-4日内恢复正常。其中肌酸激酶的同工酶CK-MB诊断

的特异性最高。肌酸激酶因其具有重要的生理功能和临床应用价值已引起人们广泛的

重视和深入的研究。

编辑本段实验作用及理由

肌酸激酶作为研究蛋白质折叠的理想模型基于以下理由：i) 肌肉型肌酸激酶分子

是由两个相同的亚基组成的二聚体，目前兔肌CK的2.35 Å高分辨率晶体结构已

经解出[11]，每个亚基具有一个小的N-末端结构域和一个大的C-末端结构域。人肌CK

的3.5Å分辨率晶体结构也已经得到[12]。ii)多种条件下变性或修饰后的CK在体

外仍可再折叠为天然构象[13-16]。iii). CK是一个大的二聚体蛋白质，比小的二聚体或

单体蛋白质分子更复杂，再折叠过程中可以得到更多的中间体[16-18]，聚沉与正确折

叠之间的竞争也被观察到[19,20]。

天然的肌酸激酶分子是一个紧密的球状结构。近来关于肌酸激酶构象

变化和活力变化关系的研究显示了酶分子活性部位构象的柔性[17，21，22]，即酶分子活性部位的微区构象在变性剂作用下易发生改变而导致酶分子快

速失活，此时酶分子整体构象尚未发生明显变化。周海梦等人[23]用荧光

探针标记兔肌肌酸激酶的活性部位，监测了荧光衍生物微区构象变化与相

应酶活力丧失速度，发现二者几乎一致，为酶活性部位柔性的假说提供了

有力的证据。

CK水平在人群中不是正态分布，受到性别、年龄、种族、生理状态的影响。男性因为肌肉

容量大，血清CK活性要高于女性。新生儿出生时，由于骨骼肌受到损伤和短暂的缺氧可引

起CK释放，故血清CK水平约为成人的2～3倍；出生后7个月可降至成年人水平。儿童和

成人的血清CK会随着年龄的增长而发生变化：女性的平均CK值在最初20年中会呈下降趋势，以后变化不大，而男性的平均CK值在15～20岁会出现生理性的高峰，其他时间变化不大。老人和长期卧床者由于肌肉容量减低也可能低于成人水平。在不同种族之间，白人的

CK活性通常为黑人的2／3。故在确定参考值时应注意不同“正常人群”的情况。