Kinaza fosfoglicerynianowa - Phosphoglycerate kinase
| Kinaza fosfoglicerynianowa | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 | |||||||||
| Identyfikatory | |||||||||
| Nr WE | 2.7.2.3 | ||||||||
| Nr CAS | 9001-83-6 | ||||||||
| Bazy danych | |||||||||
| IntEnz | Widok IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Wpis BRENDY | ||||||||
| ExPASy | Widok NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Wpis KEGG | ||||||||
| MetaCyc | szlak metaboliczny | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| Struktury WPB | RCSB PDB PDBe Suma PDB | ||||||||
| Ontologia genów | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
| Kinaza fosfoglicerynianowa | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Budowa drożdżowej kinazy fosfoglicerynianowej.
| |||||||||
| Identyfikatory | |||||||||
| Symbol | PGK | ||||||||
| Pfam | PF00162 | ||||||||
| InterPro | IPR001576 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00102 | ||||||||
| SCOP2 | 3pgk / zakres / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
Kinaza fosfoglicerynianowa ( EC 2.7.2.3 ) (PGK 1) jest enzymem katalizującym odwracalne przeniesienie grupy fosforanowej z 1,3-bisfosfoglicerynianu (1,3-BPG) do ADP produkującego 3-fosfoglicerynian (3-PG) i ATP :
- 1,3-bisfosfoglicerynian + ADP ⇌ glicerynian 3-fosforan + ATP
Jak wszystkie kinazy jest transferazą . PGK jest głównym enzymem stosowanym w glikolizie , w pierwszym etapie szlaku glikolitycznego, generującym ATP. W glukoneogenezie reakcja katalizowana przez PGK przebiega w przeciwnym kierunku, generując ADP i 1,3-BPG.
U ludzi, dwa izoenzymy z PGK zostały dotychczas zidentyfikowane, PGK1 i PGK2. Izozymy mają 87-88% identyczną identyczność sekwencji aminokwasów i chociaż są strukturalnie i funkcjonalnie podobne, mają różne lokalizacje: PGK2, kodowany przez gen autosomalny , jest unikalny dla mejotycznych i postmejotycznych komórek spermatogennych , podczas gdy PGK1 kodowany na X -chromosom , jest wszechobecnie wyrażany we wszystkich komórkach.
Funkcja biologiczna
PGK występuje we wszystkich organizmach żywych jako jeden z dwóch enzymów glikolizy generujących ATP. W szlaku glukoneogennym PGK katalizuje reakcję odwrotną. W standardowych warunkach biochemicznych preferowany jest kierunek glikolityczny.
W cyklu Calvina w organizmach fotosyntetycznych PGK katalizuje fosforylację 3-PG, wytwarzając 1,3-BPG i ADP, w ramach reakcji regenerujących rybulozo-1,5-bisfosforan .
Doniesiono, że PGK wykazuje aktywność reduktazy tiolowej na plazminie , prowadząc do tworzenia angiostatyny , która hamuje angiogenezę i wzrost guza . Wykazano również, że enzym uczestniczy w replikacji i naprawie DNA w jądrach komórek ssaków .
Wykazano, że ludzki izozym PGK2, który ulega ekspresji tylko podczas spermatogenezy, jest niezbędny do funkcjonowania plemników u myszy.
Interaktywna mapa ścieżek
Kliknij poniżej geny, białka i metabolity, aby połączyć się z odpowiednimi artykułami.
Struktura
Przegląd
PGK znajduje się we wszystkich żywych organizmach, a jego sekwencja była wysoce zachowana podczas ewolucji. Enzym ten występuje w postaci 415- pozostałości monomeru składającego się z dwóch prawie jednakowej wielkości domen, które odpowiadają na N- oraz C-końcu białka. 3-fosfoglicerynian (3-PG) wiąże się z końcem N, podczas gdy substraty nukleotydowe, MgATP lub MgADP, wiążą się z domeną C-końcową enzymu. Ta rozszerzona dwudomenowa struktura jest powiązana z zachodzącymi na dużą skalę zmianami konformacyjnymi, podobnymi do tych występujących w heksokinazie . Dwie domeny białka są oddzielone szczeliną i połączone dwiema alfa-helisami . W rdzeniu każdej domeny znajduje się 6-niciowy równoległy arkusz beta otoczony alfa helisami. Dwa płaty są zdolne do fałdowania się niezależnie, zgodnie z obecnością związków pośrednich na ścieżce fałdowania z pojedynczą domeną fałdowaną. Chociaż wiązanie któregokolwiek substratu wyzwala zmianę konformacyjną , tylko poprzez wiązanie obu substratów następuje zamknięcie domeny, co prowadzi do przeniesienia grupy fosforanowej.
Enzym ma tendencję do występowania w konformacji otwartej z krótkimi okresami zamknięcia i katalizy, co pozwala na szybką dyfuzję substratu i produktów przez miejsca wiązania; otwarta konformacja PGK jest bardziej stabilna konformacyjnie dzięki ekspozycji hydrofobowego regionu białka po zamknięciu domeny.
Rola magnezu
Jony magnezu są zwykle skompleksowane z grupami fosforanowymi substratami nukleotydowymi PGK. Wiadomo, że przy braku magnezu nie występuje aktywność enzymatyczna. Dwuwartościowego metalu pomaga enzymu ligandów w osłonie ładunki ujemne Związane grup fosforanowych, co pozwala na atak nukleofilowy występuje; ta stabilizacja ładunku jest typową cechą reakcji fosfotransferu. Zakłada się, że jon może również sprzyjać zamknięciu domeny, gdy PGK zwiąże oba substraty.
Mechanizm
Bez żadnego związanego substratu PGK istnieje w konformacji „otwartej” . Po związaniu zarówno substratów triozowych, jak i nukleotydowych odpowiednio z domenami N- i C-końcowymi, następuje rozległy ruch zginania zawiasów, zbliżając domeny i ich związane substraty do bliskiej odległości i prowadząc do „zamkniętej” konformacji. Następnie, w przypadku postępującej reakcji glikolitycznej, beta-fosforan ADP inicjuje atak nukleofilowy na 1-fosforan 1,3-BPG. Lys219 na enzymie kieruje grupę fosforanową do substratu.
PGK przechodzi przez stan przejściowy ze stabilizacją ładunku, który jest faworyzowany w stosunku do ułożenia związanego substratu w zamkniętym enzymie, ponieważ w stanie przejściowym wszystkie trzy tlenki fosforanowe są stabilizowane przez ligandy , w przeciwieństwie do tylko dwóch ustabilizowanych tlenów w początkowym stanie związanym .
W szlaku glikolitycznym 1,3-BPG jest donorem fosforanów i ma wysoki potencjał przenoszenia fosforylu. Katalizowane przez PGK przeniesienie grupy fosforanowej z 1,3-BPG do ADP w celu uzyskania ATP może zasilić reakcję utleniania węgla z poprzedniego etapu glikolitycznego (przekształcenie 3-fosforanu aldehydu glicerynowego w 3-fosfoglicerynian ).
Rozporządzenie
Enzym jest aktywowany przez niskie stężenia różnych wielowartościowych anionów, takich jak pirofosforan, siarczan, fosforan i cytrynian. Wysokie stężenia MgATP i 3-PG aktywują PGK, natomiast Mg2+ w wysokich stężeniach niekonkurencyjnie hamuje enzym.
PGK wykazuje szeroką specyficzność wobec substratów nukleotydowych. Jego aktywność jest hamowana przez salicylany, które wydają się naśladować substrat nukleotydowy enzymu.
Wykazano, że stłoczenie makrocząsteczkowe zwiększa aktywność PGK zarówno w symulacjach komputerowych, jak i środowiskach in vitro symulujących wnętrze komórki; w wyniku stłoczenia enzym staje się bardziej aktywny enzymatycznie i bardziej zwarty.
Znaczenie choroby
Niedobór kinazy fosfoglicerynianowej (PGK) jest cechą recesywną sprzężoną z chromosomem X, związaną z niedokrwistością hemolityczną , zaburzeniami psychicznymi i miopatią u ludzi, w zależności od postaci – istnieje postać hemolityczna i postać miopatyczna. Ponieważ cecha jest sprzężona z chromosomem X, zwykle jest w pełni wyrażana u mężczyzn, którzy mają jeden chromosom X; dotknięte kobiety są zazwyczaj bezobjawowe. Stan wynika z mutacji w Pgk1, genie kodującym PGK1 i zidentyfikowano dwadzieścia mutacji. Na poziomie molekularnym mutacja w Pgk1 zaburza stabilność termiczną i hamuje aktywność katalityczną enzymu. PGK jest jedynym enzymem w bezpośrednim szlaku glikolitycznym, kodowanym przez gen sprzężony z chromosomem X. W przypadku niedokrwistości hemolitycznej niedobór PGK występuje w erytrocytach . Obecnie nie istnieje ostateczne leczenie niedoboru PGK.
Nadekspresja PGK1 została powiązana z rakiem żołądka i stwierdzono, że zwiększa inwazyjność komórek raka żołądka in vitro . Enzym jest wydzielany przez komórki nowotworowe i uczestniczy w procesie angiogennym, prowadzącym do uwalniania angiostatyny i hamowania wzrostu naczyń krwionośnych guza.
Wiadomo, że PGK ze względu na swoją szeroką specyficzność wobec substratów nukleotydowych uczestniczy w fosforylacji i aktywacji leków przeciwretrowirusowych HIV opartych na nukleotydach.
Izozymy ludzkie
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Bibliografia
Zewnętrzne linki
- Fosfoglicerynian + kinaza w Narodowej Bibliotece Medycznej USA Medical Subject Headings (MeSH)
- Ilustracja na arizona.edu
