Les isoenzymes sont des enzymes qui catalysent des réactions chimiques identiques mais sont composés de différentes séquences d'acides aminés. Ils sont parfois appelés des isozymes. Les isoenzymes sont produites par des gènes différents et ne sont pas redondants en dépit de leurs fonctions similaires. Ils se produisent dans de nombreux tissus dans tout le corps et sont importants pour les différents processus de développement et métaboliques.
Comme un organisme évolue, la duplication de gènes se produit de temps en temps. Cela pourrait être le résultat de la recombinaison homologue ou la réparation des gènes. Lorsque la sélection naturelle favorise le matériel génétique en double, comme dans les cas où le même gène est utile pour différents procédés, la double codage est conservé, et les isoenzymes sont formées.
Les isoenzymes sont des marqueurs biochimiques utiles et peuvent être mesurés dans le sang pour diagnostiquer des conditions médicales. La phosphatase alcaline (ALP) et de lactate déshydrogénase (LDH) sont des exemples d'isoenzymes qui sont couramment utilisés à cet effet.
LDH est essentiel pour la respiration anaérobie. Lorsque les niveaux d'oxygène sont faibles, LDH convertit le pyruvate en lactate, fournissant une source d'énergie musculaire. Cette enzyme existe sous cinq variétés d'isoenzymes dans le corps humain, numérotés LDH LDH-1 à-5, et peut être trouvé dans de nombreux tissus, y compris le cœur, le foie et les poumons.
Des niveaux élevés d’isoenzymes de la LDH spécifiques peuvent indiquer des dommages aux tissus. Par exemple, après une crise cardiaque, le niveau de LDH-1 sérique est supérieur à celui de la LDH-2 parce que le tissu cardiaque endommagé, qui est riche en LDH-1, qui libère l'isoenzyme dans la circulation sanguine. Des niveaux élevés de LDH-5 se trouvent principalement dans les tumeurs et peuvent indiquer la présence d'un cancer.
ALP est une enzyme qui élimine des groupes phosphate à partir de molécules dans l'organisme et est important pour le fonctionnement correct du foie, des intestins et du placenta. Des niveaux anormalement élevés ou faibles de ALP peuvent indiquer une variété de conditions, y compris les maladies du foie, maladie des os et de la grossesse. Une isoenzyme ALP est également impliquée dans la croissance de l'os, et des niveaux élevés de cette isoenzyme peut indiquer la formation de nouveaux os.
Les isoenzymes peuvent être différenciés les uns des autres en utilisant du gel électrophorèse. En électrophorèse sur gel, les fragments isoenzymes sont tirées à travers un gel épais par une charge électrique. Chaque isoenzyme a une charge qui lui est propre en raison de sa séquence d'acides aminés unique. Ceci permet à une électrophorèse sur gel pour séparer les fragments en bandes pour l'identification.
Comme marqueurs moléculaires, les isoenzymes sont utiles dans la génétique des populations. Les études des isoenzymes sont menées au niveau de la population pour analyser la variation génétique et flux de gènes. La présence d'isoenzymes peut être analysée dans le cas de nouveaux phénotypes ou des variations physiologiques, au sein des espèces.