Struktura kinazy pirogronianowej, funkcja, regulacja, hamowanie

Reakcja katalizowana przez enzym kinazę piruvato

Jaki jest pirogronian kinazy?

Kinaza pirogronianowa (Pyk) Jest to enzym, który katalizuje ostatni etap drogi glikolitycznej, co implikuje nieodwracalne przeniesienie grupy fosforanowej cząsteczki fosfoenolpirogu (PEP) w kierunku cząsteczki ADP, co powoduje synteza cząsteczki ATP i kolejnej piruwowej kwasu lub kwasu piruwanowego lub kwasu piruvinowego lub pirogronian.

W ten sposób pirogronian produkowany później uczestniczy w różnych trasach katabolicznych i anabolicznych (biosyntetycznych): można go dekarboksylować w celu wytworzenia acetylo-CoA, karboksylowanego do wytwarzania szczawicy, transaminowanego do wytwarzania alaniny, utlenionego w celu wytworzenia kwasu mlekowego lub może być skierowane na glukoneogenezę syntezy glukoza.

Ponieważ uczestniczy w glikolizy, enzym ten ma ogromne znaczenie dla metabolizmu węglowodanów wielu organizmów, jednokomórkowych i wielokomórkowych, które wykorzystują ją jako główną drogę kataboliczną do uzyskania energii.

Przykładem ściśle zależnych komórek glikolizy w celu uzyskania energii jest to z erytrocytów ssaków, dla których niedobór w każdym z enzymów, które uczestniczą w tej drodze, może mieć znacznie negatywne skutki.

Struktura kinazy pirogronianowej

U ssaków opisano cztery izoformy enzymu pirogronianowe kinazy:

- PKM1, Typowy w mięśniach

- PKM2, Tylko u płodów (oba produkty alternatywnego przetwarzania tego samego przekaźnika RNA)

- Pkl, obecne w wątrobie i

- Pkr, obecne w erytrocytach (oba kodowane przez ten sam gen, Pklr, ale przepisane przez różnych promotorów).

Jednak analiza przeprowadzona do struktury różnych enzymów kinazy pirogronianowej w naturze (w tym 4 ssaków) wykazuje duże podobieństwo w strukturze ogólnej, a także w odniesieniu do architektury miejsca aktywnego i mechanizmów regulacyjnych.

Może ci służyć: skojarzenia kolonialne: cechy, typy i przykłady

Zasadniczo jest to enzym o masie cząsteczkowej 200 kDa, charakteryzujący się strukturą tetrameryczną złożoną z 4 identycznych jednostek białkowych, mniej więcej 50 lub 60 kDa, a każda z 4 domenami, mianowicie:

- Domena śrubowaty mały na końcu N-końcowy (nieobecny w enzymach bakteryjnych)

- Domena "DO”, Zidentyfikowane przez topologię 8 złożonych β i 8 hal α

- Domena "B”, Włożone między złożoną laminą beta nr 3 a domeną domeny Alpha„ A ”

- Domena "C”, Który ma topologię α+β

Struktura molekularna enzymu kinaza pirogronianowa

W tetramerach pirogronianu kinazy w różnych organizmach: miejsce aktywne, miejsce efektorowe i miejsce wiązania aminokwasów. Aktywne miejsce tych enzymów znajduje się między domenami A i B, w pobliżu „miejsca efektorowego”, która należy do domeny C.

W tetrámero domeny D tworzą „mały” interfejs, podczas gdy domeny w formacie większego interfejsu.

Funkcja pirogronianu kinazy

Jak już wspomniano, pirogronian kinazy katalizuje ostatni etap trasy glikolitycznej, to znaczy przeniesienie grupy fosforanowej z fosfoenolpirogu (PEP) do cząsteczki ADP w celu wytworzenia ATP i pirogronianu lub cząsteczki kwasu piruwiczowego.

Produkty reakcji katalizowane przez ten enzym mają ogromne znaczenie dla różnych kontekstów metabolicznych. Pirogronian można używać na różne sposoby:

• W warunkach aerobowych, to znaczy w obecności tlenu, można to zastosować jako substrat enzymu znanego jako komplementarna pirogronian dehydrogenazy, do dekarboksylowania i przekształcenia w acetylo-CoA, cząsteczkę, która może wejść do cyklu Krebs w mitochondrii lub uczestniczyć w innych drogach anabolicznych, takich jak biosynteza kwasów tłuszczowych, na przykład.
• W przypadku braku tlenu lub beztleniowej pirogronian może być stosowany przez dehydrogenazę mleczanową enzymu w celu wytworzenia kwasu mlekowego (utleniania) poprzez proces znany jako „fermentacja mlekowa”.
• Ponadto pirogronian można przekształcić w glukozę poprzez glukoneogenezę w alaninę przez transaminazę alaninę, w szczawicy przez karboksylazę pirogronian itp.

Może ci służyć: makrocząsteczki: cechy, typy, funkcje i przykłady

Ważne jest, aby pamiętać, że w reakcji katalizowanej przez ten enzym występuje synteza netto ATP, która jest liczona dla glikolizy, wytwarzającą przez każdą cząsteczkę pirogronianu 2 i 2 ATP i 2 ATP.

Zatem z tej perspektywy pirogronian kinazy enzymu odgrywa fundamentalną rolę w wielu aspektach metabolizmu komórkowego, tak bardzo, który jest stosowany jako cel terapeutyczny dla wielu patogenów człowieka, wśród których wyróżniają się różne pierwotniaki.

Rozporządzenie

Pyrogronian kinazy jest niezwykle ważnym enzymem z punktu widzenia metabolizmu komórek, ponieważ to ten, który tworzy ostatni związek wynikający z katabolizmu drogi glukozy: pirogronian.

Oprócz tego, że jest jednym z trzech najczęściej regulowanych enzymów całej trasy glikolitycznej (pozostałe dwie heksochinaza (HK) i fosfofrucerachinaza (PFK)) pirogronian kinazy jest bardzo ważnym enzymem do kontroli przepływu metabolicznego i wytwarzania ATP przez przez ATP przez Glikoliza.

Jest aktywowany przez fosfoenolpirogerogan, jeden z jego substratów (regulacja homotropowa), a także inne cukry mono- i diposforylowane, chociaż jego regulacja zależy od rodzaju izoenzymu, który jest uważany za.

Niektóre teksty naukowe sugerują, że regulacja tego enzymu zależy również od jego architektury „wielodomenowej”, ponieważ jej aktywacja wydaje się zależeć od niektórych obrotów w domenach podjednostek i zmian geometrii miejsca aktywnego.

W przypadku wielu organizmów aktywacja árystericzna pirogronianu kinazy zależy od fruktozy 1,6-bifosforanu (F16BP), ale nie dotyczy to enzymów warzywnych. Inne enzymy są również aktywowane przez cykliczny AMP i 6-fosforan glukozy.

Może ci służyć: ręce: cechy, struktura, funkcje

Ponadto wykazano, że aktywność większości badanych pirogronianu zależy w dużej mierze od obecności monowalentnych jonów, takich jak potas (K+) i jony dwuwartościowe, takie jak magnez (Mg+2) i mangan (Mn+2).

Zahamowanie

Pyrogronian kinazy jest hamowany głównie przez fizjologiczny efektor, więc procesy te różnią się znacznie między różnymi gatunkami, a nawet między rodzajami komórek i tkanek tego samego organizmu.

U wielu ssaków glukagon, epinefryna i AMPC mają hamujący wpływ na aktywność pirogronianu kinazy, efekty, które można przeciwdziałać za pomocą insuliny.

Ponadto udowodniono, że niektóre aminokwasy, takie jak fenyloalanina, mogą mieć działania takie jak konkurencyjne inhibitory tego enzymu w mózgu.