Les isoenzymes sont des enzymes qui catalysent des réactions chimiques identiques mais sont composées de différentes séquences d’acides aminés. Ils sont parfois appelés isozymes. Les isoenzymes sont produites par des gènes différents et ne sont pas redondantes malgré leurs fonctions similaires. Ils se produisent dans de nombreux tissus du corps et sont importants pour différents processus de développement et métaboliques.
Au fur et à mesure qu’un organisme évolue, une duplication de gènes se produit occasionnellement. Cela pourrait être le résultat d’une recombinaison homologue ou d’une réparation génétique. Lorsque la sélection naturelle favorise le matériel génétique en double, comme dans les cas où le même gène est utile pour différents processus, le codage en double est conservé et des isoenzymes sont formées.
Les isoenzymes sont des marqueurs biochimiques utiles et peuvent être mesurées dans la circulation sanguine pour diagnostiquer des conditions médicales. La phosphatase alcaline (ALP) et la lactate déshydrogénase (LDH) sont des exemples d’isoenzymes couramment utilisées à cette fin.
La LDH est essentielle à la respiration anaérobie. Lorsque les niveaux d’oxygène sont faibles, la LDH convertit le pyruvate en lactate, fournissant une source d’énergie musculaire. Cette enzyme existe en cinq variétés d’isoenzymes dans le corps humain, numérotées de LDH-1 à LDH-5, et peut être trouvée dans divers tissus, notamment le cœur, le foie et les poumons.
Des niveaux élevés d’isoenzymes LDH spécifiques peuvent indiquer des lésions tissulaires. Par exemple, après une crise cardiaque, le taux sérique de LDH-1 est plus élevé que celui de LDH-2 car le tissu cardiaque endommagé, riche en LDH-1, libère cette 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.
L’ALP est une enzyme qui élimine les groupes phosphate des molécules du corps et est importante pour le bon fonctionnement du foie, des intestins et du placenta. Des niveaux anormalement élevés ou faibles d’ALP peuvent indiquer une variété de conditions, y compris une maladie du foie, une maladie des os et une grossesse. Une isoenzyme ALP est également impliquée dans la croissance osseuse, et des niveaux élevés de cette isoenzyme peuvent indiquer une nouvelle formation osseuse.
Les isoenzymes peuvent être différenciées les unes des autres par électrophorèse sur gel. Dans l’électrophorèse sur gel, des fragments d’isoenzymes sont attirés à travers un gel épais par une charge électrique. Chaque isoenzyme a sa propre charge en raison de sa séquence d’acides aminés unique. Cela permet à l’électrophorèse sur gel de séparer les fragments en bandes pour l’identification.
En tant que marqueurs moléculaires, les isoenzymes sont utiles en génétique des populations. Des études sur les isoenzymes sont menées au niveau de la population pour analyser la variation génétique et le flux de gènes. La présence d’isoenzymes peut être analysée en cas de nouveaux phénotypes, ou de variations physiologiques, au sein des espèces.