מהו Hexokinase?

ה hexokinase הוא חלבון המסווג בקבוצה העיקרית של אנזים transferase, להיות חשוב למדי המטבוליזם של יצורים חיים. 

Hexokinase הוא האנזים הראשון במסלול glycolytic, וממיר גלוקוז לתוך גלוקוז 6-פוספט. הוא משתמש ATP כדי phosphorylate את 6-hydroxyl קבוצה של גלוקוז, והוא מעוכב על ידי המוצר שלה, גלוקוז -6 פוספט. הוא גם סובל רגולציה allosteric חיובית על ידי פוספט.

לפיכך, hexokinase מסדיר את זרימת הגלוקוז בחילוף האנרגיה של המוח ותאי הדם האדומים.

גלוקוז 6-פוספט ו גלוקוז לאגד סינרגיסטי hexokinase, כמו לעשות גלוקוז ו פוספט אנאורגני.

פוספט משחק תפקיד קטן ויסות של hexokinase במהלך הנשימה, שכן הגליקוליזה מוגבלת על ידי אספקת הגלוקוז.

בתקופות של מניעת חמצן, יותר ATP חייב לבוא מן הגליקוליזה מאז pyruvate צורות חומצה לקטית במקום להיכנס מחזור Kreb.

כאשר ריכוז גלוקוז תאיים הוא כ 5 מ"מ, את הזרימה דרך מסלול glycolytic מגביר עד קיבולת 100%.

זה מתרחש בכל פעם נשא גלוקוז ברקמת המוח מגביר ריכוזי גלוקוז תאי 50 פעמים ויש מנגנון לפיצוי עבור השפעתו המעכבת של 6-פוספט גלוקוז על hexokinase.

מאפיינים של hexokinase

Hexokinase הוא הומודימר גדול המורכב מ 920 חומצות אמינו בכל שרשרת. מאחר ששני החוטים זהים, תראה שרשרת.

הנה תצוגה של המבנה הצבעוני מן המצית כדי כהה יותר ב- N- מסוף לכיוון C- מסוף.

האנזים מורכב הרבה סלסולי אלפא ועלי בטא. סלילי האלפא נוצרים על ידי מבנה של סליל-סליל, ומבט מקרוב על גליונות הבטא יצביע על כך שהם יוצרים גיליון אלפא / ביתא פתוח.

Hexokinase מסוגל מחייב שני ligands, גלוקוז גלוקוז -6 פוספט. גלוקוז קשור כך גליקוליזה יכולה להתרחש, ואת גלוקוז -6 פוספט נקשר כמו מעכב אלוסטרי. זה גם יכול להיות שימושי כדי לראות את המבנה הזה סטריאו (Schroering, 2013).

המבנה השלישוני של hexokinase כולל גיליון פתוח אלפא / ביתא. יש הרבה וריאציה הקשורים למבנה זה.

הוא מורכב מחמישה גליונות ביתא ושלוש אלפא. בגיליון אלפא / בטא פתוח זה, ארבע גיליונות הבטא מקבילים ואחד הוא בכיוון אנטי מקביל.

הליפות אלפא ו לולאות בטא לחבר את גיליונות בטא לייצר את זה אלפא / גיליון פתוח בטא. הסדק מציין את תחום ה- ATP המחייב של האנזים הגליקוליטי הזה (Schneeberger, 1999).

תגובה

על מנת להשיג תשואה נטו ATP מן הקטבוליזם של גלוקוז, יש צורך תחילה להפוך את ה- ATP.

במהלך השלב, קבוצת אלכוהול במיקום 6 של מולקולת הגלוקוז מגיבה בקלות עם קבוצת פוספט מסוף של ATP, יצירת גלוקוז -6 פוספט ADP.

לנוחיותך, קבוצת phosphoryl (PO32-) מיוצגת על ידי Ⓟ. בגלל הירידה באנרגיה חופשית הוא כל כך גדול, תגובה זו היא בלתי הפיכה כמעט בתנאים פיזיולוגיים.

אצל בעלי חיים, זה זרחן גלוקוז, אשר מייצר גלוקוז 6-פוספט, הוא מזרז על ידי שני אנזימים שונים.

ברוב התאים, hexokinase עם זיקה גבוהה לגלוקוז מייצר את התגובה.

בנוסף, הכבד מכיל גלוקוקינאז (isoform IV של hexokinase), אשר דורש ריכוז גבוה הרבה יותר של גלוקוז לפני שהוא מגיב.

Glucokinase עובד רק במצבי חירום, כאשר ריכוז הגלוקוז בדם עולה לרמות גבוהות באופן חריג (Kornberg, 2013).

תקנה

ב glycolysis, את התגובות calyzed על ידי hexokinase, phosphofructokinase ו pyruvate קינאז הם כמעט בלתי הפיך; לכן, צפוי כי אנזימים אלה יש גם תפקידים רגולטוריים קטליטי. למעשה, כל אחד מהם משמש כאתר בקרה.

Hexokinase הוא מעוכב על ידי המוצר שלה, גלוקוז 6-פוספט. ריכוזים גבוהים של מולקולה זו עולה כי התא כבר לא דורש גלוקוז לאחסון אנרגיה כמו הגליקוגן, או כמקור מבשרי biosynthetic, וגלוקוז בצוואה דם.

לדוגמה, כאשר phosphofructokinase אינו פעיל, הריכוז של פרוקטוז 6-פוספט עולה.

בתורו, את רמת גלוקוז 6-פוספט עולה כי הוא בשיווי משקל עם 6-פוספט פרוקטוז. לכן, עיכוב של phosphofructokinase מוביל עיכוב של hexokinase.

עם זאת, הכבד, על פי תפקידו רמות הגלוקוז בדם צג, יש איזואנזים hexokinase מיוחד הנקרא גלוקוקינאז לא מעוכבים על ידי גלוקוז 6-פוספט (JM ברג, 2002).

Hexokinase לעומת גלוקוקינאז

ל- Hexokinase יש ארבעה איסופורמים שונים הנקראים I, II, III ו- IV. Hexokinase isoforms אני, II, ו- III יש משקולות מולקולריות של כ -100,000 והם מונומרים ברוב התנאים.

רצפי חומצות האמינו של האיזופורמים I-III זהים ל -70%. מאידך גיסא, לחצי מסופי ה- N ו- C של האיזופורמים I-III יש רצפים דומים של חומצות אמינו, כנראה כתוצאה משכפול גנטי ומיזוג.

IV isoform של hexokinase (glucokinase) יש משקל מולקולרי של 50,000, דומה לזה של hexokinase שמרים. Glucokinase מראה דמיון רצף משמעותי עם N ו- C- חצאים מסוף של I-III Ioformforms.

למרות הדמיון רצף, התכונות הפונקציונליות של isoforms hexokinase שונים באופן משמעותי.

Isoform I (להלן, hexokinase I) מסדיר את שלב ההגבלה של הגליקוליזה במוח ובתאי דם אדומים.

מוצר התגובה, גלוקוז 6-פוספט (Gluc-6-P), מעכב את האיזופורמים I ו- II (אך לא IV isoform) ברמות המיקרו-.

עם זאת, פוספט אנאורגני (Pi) משחרר את העיכוב של Gluc-6-P מ hexokinase אני.

תחום C- מסוף של hexokinase לי יש קטליטי, ואילו תחום N-terminal עצם אין פעילות פעילות אך הוא מעורב המוצר אלוסטריה החיובי על ידי Pi.

לעומת זאת, לשני חלקי C ו- N- מסוף יש פעילות קטליטית דומה באיזופורם II.

לפיכך, בין isoforms של hexokinase, hexokinase מוחין מציג מאפייני רגולציה ייחודית ברמות פיזיולוגיות של Pi יכול להפוך את עיכוב בשל רמות פיזיולוגיות של Gluc - 6 - P (E Aleshin אלכסנדר, 1998).

Hexokinases Type I, II ו- III יכול phosphorylate מגוון של סוכרים hexose, כולל גלוקוז, פרוקטוז ו מנוז, וככזה מעורבים מספר מסלולים מטבוליים (אנזימים של הגליקוליזה, S.F.).

הגלוקוקינאז של הכבד שונה מהאיזופורמים האחרים בשלושה היבטים:

• זה ספציפי עבור גלוקוז D ולא פועל עם hexoses אחרים
• זה לא מעוכב על ידי גלוקוז 6-פוספט
• יש 1 ק"מ גבוה יותר מאשר אחרים isoforms (10 מ"מ לעומת 0.1 מ"מ) אשר נותן זיקה נמוכה יותר את המצע.

Glucokinase hepatic נכנס לשחק כאשר ריכוז הסוכר בדם הוא גבוה, למשל, לאחר ארוחה גבוהה בפחמימות.

Glucokinase חשוב מאוד בהיבט אחר: סוכרת היא מחלה לקויה.

במחלה זו, הלבלב נכשל להפריש אינסולין בכמויות נורמליות, גלוקוז בדם הוא גבוה מאוד וגליקוגן כבד מאוד נוצר (Lehninger, 1982).

הפניות

1. אלכסנדר אלשין, ז 'ג (1998). מנגנון הרגולציה של hexokinase: תובנות חדשות ממבנה הגבישים של hexukinase רקומביננטי במוח המורכבת עם גלוקוז גלוקוז -6 פוספט. מבנה, כרך 6, גליון 1, 15, 39-50. 
2. Berg JM, T. J. (2002.). מהדורה 5. ניו יורק :: W פרימן.
3. אנזימים של גליקוליזה. (S.F.). שוחזר מ ebi.ac.uk.
4. קורנברג, ח '(2013, 22 במאי). מטבוליזם שחזר מ britannica.com.
5. Lehninger, A. L. (1982). עקרונות ביוכימיה. ניו יורק: שווה Publisher, Inc.
6. שניברגר, ב. מ. (1999). HEXOKINASE. מתוך chem.uwec.edu.
7. Schroering, K. (2013, 20 בפברואר). מבנה ומנגנון של Hexokinase. שחזר מ proteopedia.org.