En metalloenzyme er en enzymatisk protein som har en sterk kobling mellom proteinet og en del av metall, hvor metallet er integrert i molekylet. Metallet er vanligvis i form av et ion, og dens viktigste oppgave er å fungere i enzymatiske reaksjoner. Metallet ofte spiller en direkte rolle i bindingen av atomer; på andre tidspunkter, virker den til å bidra til å stabilisere proteinet etter at den enzymatiske reaksjon. Mange enzymer som regulerer de biologiske prosesser i kroppen er metallo-enzymene.

Plassering av metaller

Metaller kan hjelpe i ferd med elektrontransport. De ligger på de aktive seter på enzymer, hvor de fungerer som elektrofiler - Elektronelskende stoffer - som trekker elektroner fra andre stoffer for å danne en obligasjon.

Funksjon

Metallo-enzymene krever tilstedeværelse av andre metaller for å fungere i reaksjoner. Cynthia L. Lowry og Harry Le Vine III, av Glaxo Research Laboratories, observert i 2004 at nærværet av metallene bidrar til å stabilisere protein konformasjoner som er resultatet av reaksjonen. Disse metallene virker ved å hindre ytterligere reaktivitet rett og slett fordi det ikke finnes andre metaller til stede for å reagere med. Konkurranse for det aktive bindingssetet av andre forbindelser også begrenser aktiviteten av metallo-enzymene.

Typer

Det finnes flere typer metalloenzymer, inkludert hemoglobin, alkohol dehydrogenase og cytochromes.
Jernet atom i hemoglobin er ansvarlig for bindingen av oksygen for transport i hele kroppen. Alkohol dehydrogenase inneholder sink, som anvender NAD + koenzym å oksidere alkoholer. Jernet inneholdt i cytokromer - membranproteiner - bærer og aksepterer elektroner i elektrontransportkjeden. Cytokrom-oksidase benytter kobberioner til å overføre elektroner til et oksygenmolekyl, fra sin opprinnelige substrat.
Noen andre metallo-enzymene inkluderer fosfotransferase, som har et magnesium-ion atom (Mg2 +), og arginase, som har et mangan-ion (Mn2 +), som begge fungere i elektronoverføring.
Karboksypeptidase A inneholder sink og endrer form for å koble substratet til dets aktive sete i dets enzymatiske reaksjoner.

Forordning

Metalloenzymer er regulert av flere metoder, blant annet gjennom kosthold, konkurranse med analoger og endringer i pH-verdier.
Inntak av sink i stor grad kan regulere, eller begrense, mengden og funksjon av dens metalloenzymer. Andre typer av metallo-enzymene er begrenset av inntak av de metaller.
Analoger er store molekyler som har enzymatisk aktivitet som ligner de av metallo-enzymene. Disse analogene konkurrere med metallo-enzymene for bindingen i overgangstilstand av en enzymatisk reaksjon. Dette reduserer mengden av obligasjoner tilgjengelig for metalloenzymer.
Endringer i pH-nivåer kan hindre elektronutveksling mellom atomer og molekyler som er involvert i den enzymatiske reaksjonen. Metallene normalt ville bidra til å trekke eller gjennomføre disse elektronene til sin destinasjon, men pH nivå endringer kan blokkere denne aktiviteten.

Sink og metalloenzymer

Sink spiller en viktig rolle både i aktiviteten av mange viktige enzymer, og i biosyntesen av proteiner, og dens bruk i kroppen. I nærvær av sink, kroppen produserer melkesyre, så vel som enzymer som alkalisk fosfatase, karboanhydrase og karboksypeptidase. Sinkmangel hemmer sterkt mange biologiske prosesser og er ansvarlig for veksthemming og forstørret milt og lever. Ifølge American Association for Advancement of Science og Senter for Metalloenzyme Studies, sink sin metalloenzyme rolle i Alzheimers sykdom er en gjenstand for forskning.