Isoenzymer är enzymer som katalyserar identiska kemiska reaktioner men som är sammansatta av olika aminosyrasekvenser. De kallas ibland isozymer. Isoenzymer produceras av olika gener och är inte överflödiga trots sina liknande funktioner. De förekommer i många vävnader i hela kroppen och är viktiga för olika utvecklings- och metaboliska processer.
När en organism utvecklas, sker genduplicering ibland. Detta kan vara resultatet av homolog rekombination eller genreparation. När naturligt urval gynnar det dubbla genetiska materialet, som i fall där samma gen är användbar för olika processer, bibehålls den dubbla kodningen och isoenzymer bildas.
Isoenzymer är användbara biokemiska markörer och kan mätas i blodomloppet för att diagnostisera medicinska tillstånd. Alkaliskt fosfatas (ALP) och laktatdehydrogenas (LDH) är exempel på isoenzymer som vanligtvis används för detta ändamål.
LDH är avgörande för anaerob andning. När syrenivåerna är låga omvandlar LDH pyruvat till laktat, vilket ger en källa till muskelenergi. Detta enzym finns i fem isoenzymvarianter i människokroppen, numrerade LDH-1 till LDH-5, och kan hittas i olika vävnader, inklusive hjärta, lever och lungor.
Förhöjda nivåer av specifika LDH-isoenzymer kan indikera vävnadsskada. Till exempel, efter en hjärtattack, är serumnivån av LDH-1 högre än den för LDH-2 eftersom den skadade hjärtvävnaden, som är rik på LDH-1, frisätter det isoenzymet i blodomloppet. Höga nivåer av LDH-5 finns främst i tumörer och kan indikera förekomst av cancer.
ALP är ett enzym som tar bort fosfatgrupper från molekyler i kroppen och är viktigt för korrekt funktion av lever, tarmar och placenta. Onormalt höga eller låga nivåer av ALP kan indikera en mängd olika tillstånd, inklusive leversjukdom, skelettsjukdom och graviditet. Ett ALP-isoenzym är också involverat i bentillväxt, och höga nivåer av detta isoenzym kan indikera ny benbildning.
Isoenzymer kan skiljas från varandra med hjälp av gelelektrofores. Vid gelelektrofores dras isoenzymfragment genom en tjock gel av en elektrisk laddning. Varje isoenzym har sin egen laddning på grund av sin unika aminosyrasekvens. Detta gör det möjligt för gelelektrofores att separera fragmenten i band för identifiering.
Som molekylära markörer är isoenzymer användbara i populationsgenetik. Isoenzymstudier genomförs på populationsnivå för att analysera genetisk variation och genflöde. Förekomsten av isoenzymer kan analyseras i fall av nya fenotyper, eller fysiologiska variationer, inom arter.