The isoenzyme pattern: Some comparative-biochemical and developmental aspects

Kurzfassung

Zunächst für einheitlich gehaltene Enzyme sind in zunehmender Zahl aus verschiedenen Isoenzymen bestehend erkannt worden. Diese lassen sich auf Grund ihrer unterschiedlichen elektrophoretischen Beweglichkeit auftrennen. Das Isoenzymmuster eines Organs hängt ab von (1) der Art der beteiligten Gewebe, (2) dem Differenzierungsgrad und (3) der Spezies. Zwei Beispiele werden behandelt: Kreatinkinase (E.C. 2.7.3.2.) und Alkoholdehydrogenase (E.C. 1.1.1.1.). In den Geweben des Säugers kommen 3 Kreatinkinase-Isoenzyme vor. Während im Gehirn ausschließlich der rasch wandernde Typ I vorkommt, enthält Skelettmuskulatur der adulten Ratte ausschließlich den langsam wandernden Typ III. Im Verlauf der Entwicklung erfährt das Isoenzymmuster des Skelettmuskels typische, phasenweise ablaufende Veränderungen. Im frühen Stadium der Embryonalentwicklung ist ausschließlich Typ I zu finden; bei der Geburt kommen alle 3 Typen gleichzeitig vor, wogegen bei alten Ratten nur noch Typ III vorhanden ist. Eine analoge Altersabhängigkeit ist auch beim Hühnerküken zu beobachten; diese Veränderungen laufen hier jedoch wesentlich rascher ab. Die Leberalkoholdehydrogenase besteht je nach Herkunft aus einer verschiedenen Anzahl Isoenzymen. Das Enzym aus der Leber des Menschen läßt sich mittels Agargelelektrophorese in 3 Banden aufteilen; Rhesusaffenleber enthält 2, Pferdeleber 5 Isoenzyme. Beim Rhesusaffen findet sich zudem ein drittes Isoenzym in anderen Organen. Die gereinigten Isoenzyme II und III aus Rhesusaffenleber unterscheiden sich in bezug auf verschiedene kinetische Parameter. Eine atypische Alkoholdehydrogenase wurde beim Menschen gefunden. Sie zeichnet sich gegenüber dem normalen Enzym durch eine hohe spezifische Aktivität sowie durch Unterschiede im pH-Optimum und in der Substratspezifität aus.

Summary

• 1. In mammalian tissues three different isoenzymes of creatine kinase can be distinguished. Whereas in brain tissue exclusively type I is found, muscle tissue of the adult rat containes type III only. In ontogeny, however, typical changes in the isoenzyme pattern of skeletal muscle can be observed: In early embryonic stages only type I is found; at birth all three are present. This heterogenous pattern gradually changes to the adult pattern exclusively consisting of isoenzyme III.

• 2. Alcohol dehydrogenase from liver of horse,Macacus rhesus and of man also consists of several isoenzymes. They can be separated by agar gel electrophoresis or chromatography on CM-cellulose. There are three bands in liver tissue of man, only 2 in liver ofMacacus rhesus, whereas 5 different fractions can be distinguished in horse liver.

• 3. In two out of 30 human livers analyzed so far, an atypical enzyme with different kinetic properties has been detected.