Las isoenzimas son enzimas que catalizan reacciones químicas idénticas pero están compuestas por diferentes secuencias de aminoácidos. A veces se las denomina isoenzimas. Las isoenzimas son producidas por diferentes genes y no son redundantes a pesar de sus funciones similares. Ocurren en muchos tejidos en todo el cuerpo y son importantes para diferentes procesos metabólicos y de desarrollo.
A medida que un organismo evoluciona, ocasionalmente se produce la duplicación de genes. Esto podría ser el resultado de una recombinación homóloga o de una reparación genética. Cuando la selección natural favorece el material genético duplicado, como en los casos en que el mismo gen es útil para diferentes procesos, se retiene la codificación duplicada y se forman isoenzimas.
Las isoenzimas son marcadores bioquímicos útiles y se pueden medir en el torrente sanguíneo para diagnosticar afecciones médicas. La fosfatasa alcalina (ALP) y la lactato deshidrogenasa (LDH) son ejemplos de isoenzimas que se utilizan comúnmente para este propósito.
La LDH es esencial para la respiración anaeróbica. Cuando los niveles de oxígeno son bajos, la LDH convierte el piruvato en lactato, proporcionando una fuente de energía muscular. Esta enzima existe en cinco variedades de isoenzimas en el cuerpo humano, numeradas LDH-1 a LDH-5, y se puede encontrar en varios tejidos, incluidos el corazón, el hígado y los pulmones.
Los niveles elevados de isoenzimas LDH específicas pueden indicar daño tisular. Por ejemplo, después de un ataque cardíaco, el nivel sérico de LDH-1 es más alto que el de LDH-2 porque el tejido cardíaco dañado, que es rico en LDH-1, libera esa isoenzima en el torrente sanguíneo. Los niveles altos de LDH-5 se encuentran principalmente en tumores y pueden indicar la presencia de cáncer.
ALP es una enzima que elimina los grupos fosfato de las moléculas del cuerpo y es importante para el funcionamiento correcto del hígado, los intestinos y la placenta. Niveles anormalmente altos o bajos de ALP pueden indicar una variedad de afecciones, que incluyen enfermedad hepática, enfermedad ósea y embarazo. Una isoenzima ALP también está involucrada en el crecimiento óseo, y niveles altos de esta isoenzima pueden indicar la formación de hueso nuevo.
Las isoenzimas se pueden diferenciar unas de otras mediante electroforesis en gel. En la electroforesis en gel, los fragmentos de isoenzimas se extraen a través de un gel espeso mediante una carga eléctrica. Cada isoenzima tiene una carga distinta debido a su secuencia de aminoácidos única. Esto permite que la electroforesis en gel separe los fragmentos en bandas para su identificación.
Como marcadores moleculares, las isoenzimas son útiles en genética de poblaciones. Los estudios de isoenzimas se realizan a nivel de población para analizar la variación genética y el flujo de genes. La presencia de isoenzimas se puede analizar en casos de nuevos fenotipos o variaciones fisiológicas dentro de las especies.