Gli isoenzimi o isozimi presentano una diversa conformazione strutturale ma catalizzano la conversione dello stesso substrato ovvero la stessa reazione.
Differiscono tra loro nella struttura primaria ovvero nella sequenza di amminoacidi legati tra loro da legami peptidici o, in taluni casi, nella struttura secondaria che rappresenta la disposizione nello spazio dello scheletro della proteina
Gli isoenzimi hanno diversi parametri cinetici ovvero una diversa costante di Michaelis-Menden e differiscono oltre che per le proprietà cinetiche anche nella loro distribuzione subcellulare.
Hanno sequenze simili ma non identiche in quanto sono codificati da geni diversi.
Sono, infatti, solitamente il risultato della duplicazione genica e, nel corso del tempo evolutivo, se la funzione della nuova variante rimane identica all’originale, è probabile che l’una o l’altra vada perduta. Tuttavia, se le mutazioni non impediscono immediatamente il funzionamento dell’enzima, ma ne modificano la funzione o il modello di espressione genica, allora le due varianti possono essere entrambe favorite dalla selezione naturale e specializzarsi in diverse funzioni.
Hunter e Clement Markert nel 1957 li definirono come diverse varianti dello stesso enzima aventi funzioni identiche e presenti nello stesso individuo
Identificazione degli isoenzimi
Sebbene gli isoenzimi possano avere una funzione quasi identica, possono differire in relazione a pH, pI, conducibilità elettrica e mobilità elettroforetica.
La mobilità elettroforetica di una molecola carica, µ, sarà uguale a:
µ= V/E dove V è la velocità della molecola ed E è il potenziale elettrico
Le sostituzioni di amminoacidi che modificano la carica elettrica dell’enzima rendono possibile la loro identificazione.
Sono pertanto separabili utilizzando l’isoelettrofocalizzazione che è tecnica è dotata di un elevato potere risolutivo impiegata per la separazione di composti anfoteri, come amminoacidi, peptidi e proteine, e isoenzimi.
Glucochinasi
Uno degli esempi più tipici di isoenzima è la glucochinasi enzima appartenente alla classe delle transferasi che catalizza la reazione:
ATP + D-glucosio → ADP + D-glucosio-6-fosfato + H+
La glucochinasi è un isoenzima delle esochinasi che variano a seconda della localizzazione tissutale, delle caratteristiche cinetiche e del tipo di substrato preferito
Sono denominate esochinasi I, II, III e IV
La esochinasi IV ovvero la glucochinasi, ha caratteristiche diverse rispetto alle altre esochinasi. La sua localizzazione è infatti principalmente epatica, ed è specifica per il solo glucosio, ma è in grado di fosforilarlo solo ad alte concentrazioni: la sua Km è infatti circa 100 volte maggiore rispetto a quella delle altre classi