Cofattore: vitamine, minerali

Un cofattore è una molecola non proteica o uno ione metallico che, associandosi a un enzima, ne rende possibile l’attività catalitica. Un cofattore fa parte di un sito attivo e viene rigenerato a ogni turnover del substrato. I cofattori possono essere dissociati in modo reversibile dall’enzima. Un esempio tipico è il piridossal fosfato che è un cofattore in una varietà di enzimi di trasferimento di gruppo (ad esempio, aminotransferasi)
Alcuni enzimi richiedono infatti l’aggiunta di un’altra molecola non proteica per esplicare la loro funzione.

Gli apoenzimi costituiscono la parte proteica di un enzima importanti per l’attività catalitica poiché sono responsabili della specificità degli enzimi rispetto ai loro substrati.

Il cofattore della parte non proteica insieme all’apoenzima della parte proteica forma un oloenzima che è un enzima attivo e può svolgere l’attività catalitica. Solo dopo che l’ apoenzima inattiva si combina con il cofattore diventa l’ oloenzima attivo .

Si può quindi schematizzare:
apoenzima (inattivo) + cofattore → oloenzima

I cofattori svolgono ruoli cruciali non solo per la funzione degli apoenzimi, ma anche per la loro struttura e stabilità in un ambiente cellulare. L’uso di cofattori da parte delle proteine ​​aumenta notevolmente il potenziale catalitico limitato delle catene laterali degli amminoacidi ed è un motivo generale nella biocatalisi .

Tipi di cofattore

I composti che soddisfano i criteri per essere definiti cofattori sono piccole molecole organiche che si legano direttamente alla superficie dell’enzima formando un sito attivo per il substrato per legarsi o interagire, o assistono indirettamente in questi eventi, o  ioni inorganici che si legano a gruppi specifici su una superficie enzimatica e aiutano nel legame del substrato, nella catalisi, nella stabilizzazione dello stato di transizione o nel contributo alla stabilità complessiva della struttura dell’enzima.

Pertanto qualsiasi sostanza presente in un mezzo di analisi che promuova l’attività catalitica o la stabilità di un enzima è un candidato per il suo cofattore.

Vitamine

Le vitamine sono sostanze che l’organismo non è in grado di sintetizzare e sono assunte con gli alimenti. Molte vitamine sono cofattori che aiutano gli enzimi a catalizzare reazioni, come la produzione di proteine ​​importanti. La vitamina C, ad esempio, è un cofattore per la produzione del collagene del tessuto connettivo.

Lo scorbuto, dovuto alla carenza di vitamina C, porta a problemi al tessuto connettivo, tra cui debolezza e indolenzimento muscolare. Tale patologia, nota fin dall’antichità, in passato colpiva i marinai che, durante i loro lunghi viaggi, i marinai potevano alimentarsi con frutta e verdure.

Il fabbisogno corporeo di diversi cofattori vitaminici fa sì che una corretta dieta preveda l’assunzione di un’ampia varietà di alimenti che garantiscono la presenza di molti cofattori nell’organismo.

Minerali

I minerali fungono da cofattori e, come le vitamine, sono assunti con gli alimenti.

Essi  entrano nella nostra dieta dalle piante, che li estraggono dal terreno attraverso le loro radici insieme all’acqua.

I minerali presenti come cofattore in numerosi enzimi sono, ad esempio:

• rame sotto forma di Cu²⁺ che fa parte della citocromo c ossidasi, complesso enzimatico coinvolto nella catena di trasporto degli elettroni
• ferro sotto forma di Fe²⁺ e Fe³⁺ presente nella catalasi coinvolta nella detossificazione della cellula da specie reattive dell’ossigeno. Il ferro è contenuto nei citocromi contenenti un eme, coinvolti nella catena di trasporto degli elettroni e nella catalisi redox. È inoltre presente nell’idrogenasi, enzima che catalizza l’ossidazione dell’idrogeno e nella nitrogenasi che catalizza la riduzione dell’azoto ad ammoniaca
• manganese presente nell’arginasi che catalizza il quinto e l’ultimo step del ciclo dell’urea
• nichel presente nell’ureasi che catalizza l’idrolisi dell’urea in biossido di carbonio e ammoniaca
• zinco presente nella DNA polimerasi che catalizza la sintesi di molecole di DNA da nucleosidi trifosfati

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