kofermentas (Co) – nebaltyminė aktyvioji fermento dalis, t. y. kofaktorius, kuris yra organinis junginys ir tiesiogiai dalyvauja fermentinėje katalizėje.

Kofermentai – (dar žinomi kaip koenzimai) į fermentų sudėtį įeinančios mažos molekulinės masės organinės medžiagos ar metalų jonai ir yra vadinami kofaktoriais. Kofaktoriai yra būtini fermento veikimui, juos paprastai skirsto į kofermentus ir metalo jonus. Daugumai fermentų, jų fermentiniam aktyvumui, reikia mažos molekulinės masės organinės nebaltyminės kilmės medžiagų (kofermentų) ir/arba metalų jonų (kofaktorių).

Kofermentas yra mažos molekulinės masės organinės medžiagos, kurios yra aktyviajame fermento centre ir reikalingos katalizei. Taigi iš to kas jau pasakyta suprantame, tam kad pasireikštu daugumos fermentų katalizinis aktyvumas yra reikalingas kofermento buvimas. Nors išimtį galima taikyti hidroliziniams fermentams (pvz., proteazės (peptidazės), lipazės, ribonukleazės), kurie atlieka savo funkcijas nesant kofermentui.

Kofermentai yra silpnai susijungę su fermentu, iš baltymo jie pašalinami jį dializuojant. Pats terminas „kofermentas” buvo pradėtas naudoti ХХ amžiaus pradžioje ir jis reiškė tam tikrą dalį kai kurių fermentų, kuri dializės metu lengvai atsiskirdavo nuo baltyminės fermento dalies ir pasišalindavo pro pusiaulaidžią membraną. Kiek vėliau buvo išsiaiškinta, kad dauguma fermentų susideda iš termolabilios baltyminės dalies ir termostabilaus nebaltyminio faktoriaus – kofermento.

Baltyminė fermento dalis yra vadinamas apofermentu, kuri nesant kofermentui neturi katalizinio aktyvumo. O kofermento ir apofermento junginys, t. y. visas fermentas vadinamas holofermentu, jis turi katalizinį aktyvumą.

Į kofermentų sudėtį dažnai įeina vitaminai ir jų dariniai. O kadangi žmogaus organizmas nesintetina vitaminų, todėl jų negaunant su maistu nesusidaro atitinkami kofermentai. Tokiu būdu sutrinka atitinkamų fermentų veikla, pakinta medžiagų apykaita.

Kofermentai dalyvauja cheminėse reakcijose, oksidacijos-redukcijos reakcijose, tam tikrų grupių, jonų ir atomų pernašose (kaip akceptorius ir donoras). Fermentinių reakcijų metu kofermentai chemiškai pakinta (oksiduojami, redukuojami, prijungiamos funkcinės grupės), tačiau veikiant tam pačiam ar kitiems fermentams jie yra regeneruojami.

Kofermentas gali būti surištas baltymine molekulės dalimi kovalentiniu ir ne kovalentiniu ryšiu. Kofaktorius (dažniausiai kofermentas), prisijungęs prie apofermento stipriu kovalentiniu ryšiu, yra vadinamas prostetine grupe (tai gali būti FAD, FMN, biotinas, lipo rūgštis). Nors kartu su tuo yra žinomi ir pavyzdžiai, kai kofermentas prisijungia prie fermento pakankamai stipriu ne kovalentiniu ryšiu. Tokiu atveju, kai kofermentas surištas su baltymine molekulės dalimi ne kovalentiniu ryšiu, kofermentas sąveikauja su fermentu tik cheminės reakcijos laikotarpiui ir gali būti nagrinėjamas kaip antrasis substratas (pvz., NAD⁺, NADP⁺).

apofermentas aprūpina veiksmo specifiškumą ir yra atsakingas už substrato cheminio virsmo tipo pasirinkimą. Vienas ir tas pats kofermentas, sąveikaudamas su skirtingais apofermentais, gali dalyvauti skirtinguose cheminiuose substrato kitimuose. Pvz., piridoksalio fosfatas, priklausomai nuo to su kokiu apofermentu sąveikauja, dalyvauja aminorūgščių peramininimo (transamininimo) arba dekarboksilinimo reakcijose.

Kofermentų cheminė prigimtis, jų funkcijos fermentinėse reakcijose yra labai įvairios. Tradiciškai prie kofermentų priskiriami vitaminų dariniai, nors be jų yra ir žymi nebaltyminių junginių klasė, kurie dalyvauja pasireiškiant fermentų katalizinėms funkcijoms.

Prie pagrindinių kofermentų galima priskirti: nikotinamido kof. (NAD⁺, NADP⁺), flavino kof. (FAD, FMN), kofermentas Q arba ubichinonas (KoQ arba CoQ), kofermentas A (KoA arb KoASH), lipo rūgštis, tiamino difosfatas (TDP), biotinas, piridoksalio fosfatas (PLP), tetrahidrofolio rūgštis (THF), ciankobalaminas (vit.B12), hemai (kaip fermentų prostetinė grupė).

Nemažai daliai fermentų veiklai yra būtini metalų jonai (pvz., Cu²⁺, Fe²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺, Co²⁺, K⁺, Na⁺, Ca²⁺ ir kt.). Vienu atveju, metalų jonai, fermentams yra būtini jų aktyvumui, kitu atveju skatinti tik katalizės reakcijas.

Metalų jonai atlieka tokias pagrindines funkcijas kaip stabilizuoja baltymo struktūrą;

suriša substratą su fermentu;

prijungia kofermentą prie baltymo;

tiesiogiai dalyvauja fermentinėse reakcijose;

yra elektronų poros akceptoriai;

dalyvauja oksidacijos-redukcijos reakcijose.

Metalų jonai stabilizuoja antrinę, tretinę ar ketvirtinę baltymo struktūras, o nesant metalų jonams tokie fermentai yra nestabilūs. Jų aktyvumas mažėja šiek tiek pakeitus tirpalo pH ar temperatūrą. Metalų jonai stabilizuoja optimalią baltymo molekulės konformaciją. Pvz., sąveika su Ca²⁺ jonais stabilizuoja fermento amilazės struktūrą, todėl fermentas būna atsparesnis temperatūros poveikiui. Metalų jonai labai svarbūs elektrofilinei katalizei – pereinamieji elementai (Fe²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺) turi laisvą d elektronų orbitalę ir gali veikti kaip elektronų akceptoriai. Ir t.t.

Atsižvelgiant į atliekamą funkciją, yra skiriamos 3 kofermentų klasės:

1) oksidacijos-redukcijos kofermentai (NAD⁺, NADP⁺, FMN, FAD, CoQ, askorbo rūgštis, glutationas) perneša elektronus arba vandenilį nuo oksiduojamojo substrato ir perduoda juos redukuojamajam, pvz., deguoniui;

2) dalyvaujantys dvisubstratėse reakcijose (KoA, piridoksalio fosfatas, TDP, biotinas, tetrahidrofolio rūgštis ir metilkobalaminas);

3) izomerizacijos ir kitiems specifiniams procesams būtini kofermentai, pvz., 5′-deoksiadenozino kobalaminas.

Atsižvelgiant į kilmę ir struktūros ypatybes, yra skiriamos 2 klasės:

1) vitamininiai kofermentai (tiamininiai, FAD, FMN, KoA, NAD⁺, NADP⁺, piridoksalio fosfatas, tetrahidrofolio rūgštis, biotinas, askorbatas);

2) nevitamininiai kofermentai (nukleotidiniai, monosacharidų fosfatai, metalporfirinai, glutationas, CoQ).