Cofactor

Un cofactor é xeralmente definido como un composto non proteico de baixo peso molecular que se une a unha proteína (xeralmente encimática) e requírese para a actividade biolóxica da proteína. Os cofactores considéranse moléculas distintas do substrato, que "axudan" na catálise encimática. Para unha discusión sobre a definición do termo véxase o segundo capítulo.
Os cofactores poden clasificarse segundo a súa natureza química en orgánicos e inorgánicos. Os inorgánicos son:
ións metálicos, como os ións ferro, cobre, magnesio, manganeso, cinc, cobalto, molibdeno, selenio, etc.
grupos ferrosulfurados.
Os orgánicos son os coencimas, que poden ser:
vitamínicos (vitaminas ou que conteñen na súa estrutura vitaminas), como: vitamina C, biotina, coencima A, NAD+ e NADP+, FAD, FMN, pirofosfato de tiamina etc.
non vitamínicos, como: ATP, S-adenosilmetionina, coencima B, coencima Q, glutatión, hemo etc.
Tamén se poden clasificar segundo a forza con que se unan á proteína en: grupos prostéticos, unidos de forma forte e permanente, e coencimas, unidos máis feblemente. Pero é importante salientar que non hai unha clara división entre unión "feble" e "forte" do cofactor co encima. De feito, moitos, como o NAD+ poden estar fortemente unidos nuns encimas e feblemente noutros. . Os cofactores fortemente unidos rexenéranse, en xeral, durante o mesmo ciclo de reacción, mentres que os que están feblemente unidos rexenéranse nunha reacción posterior catalizada por un encima diferente. Neste último caso, o cofactor podería tamén ser considerado un substrato ou cosubstrato.
Cando un encima require un cofactor, a parte proteica do encima (inactiva) chámase apoencima. O apoencima xunto co cofactor forma o holoencima, que é o encima completo activo. Holoencima Apoencima (proteína) + Cofactor (non proteico)
Algúns encimas ou complexos encimáticos requiren máis dun cofactor. Por exemplo, o complexo multiencimático piruvato deshidroxenase require cinco cofactores inorgánicos e un ión metálico, que son: o pirofosfato de tiamina (TPP) unido feblemente, a lipoamida unida covalentemente, e o flavín adenín dinucleótido (FAD) unido covalentemente, e os cosubstratos nicotín adenín dinucleótido (NAD+) e coencima A (CoA), e un ión metálico (Mg2+).
Moitos cofactores orgánicos son vitaminas ou derivados delas. Moitos conteñen o nucleótido AMP como parte da súa estrutura, o que pode indicar unha orixe evolutiva común como parte de ribozimas nun primitivo "mundo de ARN", tal como propoñen algunhas teorías sobre a orixe da vida. Suxeriuse que a parte formada polo AMP funcionaría como unha especie de "asa" coa que o encima "agarraría" ao coencima para movelo entre diferentes centros catalíticos. Significado do termo
Na literatura científica os termos cofactor, coencima e grupo prostético con fecuencia utilízanse en distintas fontes con significados algo diferentes, de modo que son termos un tanto imprecisos e usados un pouco libremente.
Algunhas fontes usan o termo "cofactor" só para substancias inorgánicas (os coencimas non serían cofactores).
O termo coencima refírese especificamente a cofactores de encimas e fai referencia a unha propiedade funcional da proteína. O termo grupo prostético refírese á forza da unión (unha propiedade estrutural) entre o cofactor e o encima. Algúns consideran que as moléculas orgánicas unidas fortemente á proteína deben denominarse grupos prostéticos e non coencimas, mentres que outros definen a todas as moléculas orgánicas non proteicas necesarias para a actividade dos encimas como coencimas (tanto se están unidas fortemente coma se non), e denominan "grupos prostéticos coencimáticos" aos que están fortemente unidos.
A propia distinción entre cofactor orgánico e inorgánico non sempre é clara, xa que algúns cofactores teñen partes orgánicas e inorgánicas, como os grupos hemo, nos que a parte porfirínica é orgánica, e o ión ferro central é inorgánico.
Os moduladores alostéricos, que poden ser orgánicos ou inorgánicos, únense tamén aos encimas activándoos ou inhibíndoos, pero non son cofactores, xa que non se unen ao centro activo do encima, senón noutra zona, e non interveñen na catálise da reacción encimática.
Por último, algúns usan en certas áreas da bioloxía o termo "cofactores non encimáticos" para referirse a moléculas non proteicas (e ás veces mesmo proteicas) que activan, inhiben, ou que son requiridas para a función proteica. Por exemplo, ligandos como hormonas que se unen e activan un receptor poden ser denominados cofactores ou coactivadores, e os que as inhiben, correpresores. Na fervenza de coagulación sanguínea os distintos factores que interveñen moitas veces deben unirse a cofactores (outras proteínas) para funcionar. Evolución
Os cofactores orgánicos, como o ATP e NADH, están presentes en todas as formas de vida e forman unha parte central do seu metabolismo. Esta conservación tan universal indica que estas moléculas evolucionaron moi cedo no desenvolvemento dos seres vivos. Polo menos algúns dos actuais conxuntos de cofactores puideron, por tanto, estar xa presentes no último antepasado común universal (LUCA), que viviu hai uns 4 mil millóns de anos.
Os cofactores orgánicos puideron mesmo estar presentes xa antes na historia da vida na Terra. É interesante sinalar que o nucleósido adenosina está presente en cofactores que catalizan moitas reaccións básicas do metabolismo como transferencias de grupos metil, acil, e fosforil, e en reaccións redox. Este conxunto universal de reaccións suxeriuse que é un resto do primitivo "mundo de ARN" proposto pola hipótese do mundo de ARN, no que os primitivos ribozimas evolucionaron para unirse a un conxunto restrinxido de nucleótidos e compostos relacionados. Pénsase que os cofactores baseados na adenosina actuaron como adaptadores intercambiables que permitiron aos encimas e ribozimas unirse a novos cofactores por medio de pequenas modificacións en dominios proteicos de unión á adenosina xa existentes, os cales evolucionaran orixinalmente para unirse a un cofactor diferente.