Fosfofruktokinas

Från Wikipedia
Hoppa till navigering Hoppa till sök

Fosfofruktokinas (PFK) är ett kinasenzym som katalyserar det tredje steget i glykolysen: fosforyleringen av fruktos-6-fosfat till fruktos-1,6-bisfosfat. Enzymet regleras bland annat av Adenosinmonofosfat och fruktos-2,6-bisfosfat, som båda aktiverar det. Enzymet katalyserar en icke-reversibel reaktion och har en reglerande funktion över glykolysen.

Struktur av Fosfofruktokinas.

Funktion[redigera | redigera wikitext]

Den enzymkatalyserade överföringen av en fosforylgrupp från ATP är en viktig reaktion i en mängd olika biologiska processer.[1] Fosfofruktokinas katalyserar fosforyleringen av fruktos-6-fosfat till fruktos-1,6-bisfosfat, ett viktigt regleringssteg i den glykolytiska vägen.[2][3] Det hämmas allosteriskt av ATP och aktiveras allosteriskt av AMP, vilket anger cellens energibehov när den genomgår den glykolytiska vägen.[4] PFK finns som en homotetramer i bakterier och däggdjur (där varje monomer har två liknande domäner) och som en oktomer i jäst (där det finns 4 alfa- (PFK1) och 4 betakedjor (PFK2), den senare, liksom däggdjursmonomererna, har två liknande domäner[3]). Detta protein kan använda morfeeinmodellen för allosterisk reglering.[5]

PFK är cirka 300 aminosyror långa, och strukturella studier av bakterieenzymet har visat att det består av två liknande (alfa/beta) lober: en som är involverad i ATP-bindning och den andra som rymmer både substratbindningsstället och det allosteriska stället (ett regulatoriskt bindningsställe som skiljer sig från det aktiva stället, men som påverkar enzymaktiviteten). De identiska tetramerunderenheterna antar två olika konformationer: i ett "slutet" tillstånd överbryggar den bundna magnesiumjonen fosforylgrupperna i enzymprodukterna (ADP och fruktos-1,6-bisfosfat) och i ett "öppet" tillstånd binder magnesiumjonen endast ADP,[6] eftersom de två produkterna nu är längre ifrån varandra. Dessa konformationer tros vara successiva steg i en reaktionsväg som kräver stängning av underenheter för att få de två molekylerna tillräckligt nära att reagera.[6]

Den omvända reaktionen katalyseras av enzymet fruktos-1,6-bisfosfatas.

Fosfofruktokinas familj[redigera | redigera wikitext]

PFK tillhör fosfofruktokinas B (PfkB) -familjen av sockerkinaser.[7] Andra medlemmar av denna familj (även känd som Ribokinasefamiljen) omfattar ribokinas (RK), adenosinkinas (AK), inosinkinas och 1-fosfofruktokinas.[7][8][9] Medlemmarna i familjen PfkB/RK identifieras genom närvaron av tre bevarade sekvensmotiv.[7][8][10] Strukturerna för flera PfK-proteinfamiljer har bestämts från ett antal organismer och den enzymatiska aktiviteten hos denna proteinfamilj visar ett beroende av närvaron av pentavalenta joner.[11][7][10] PFK finns i isoforma versioner i skelettmuskulaturen (PFKM), i levern (PFKL) och från blodplättar (PFKP), vilket möjliggör vävnadsspecifikt uttryck och funktion. Det spekuleras fortfarande i att isoformerna kan spela en roll i specifika glykolytiska hastigheter i de vävnadsspecifika miljöer de befinner sig i. Det har visat sig hos människor att vissa mänskliga tumörcellinjer hade ökad glykolytisk produktivitet och korrelerade med den ökade mängden PFKL.[12][13]

Klinisk betydekse[redigera | redigera wikitext]

Brist på PFK leder till glykogenos typ VII (Taruis sjukdom), en autosomal recessiv sjukdom som kännetecknas av svår illamående, kräkningar, muskelkramper och myoglobinuri som svar på utbrott av intensiv eller kraftig träning. Drabbade kan vanligtvis leva ett någorlunda vanligt liv genom att lära sig att justera aktivitetsnivåer.[3]

Fördelning[redigera | redigera wikitext]

Det finns två olika fosfofruktokinasenzymer hos människor:

Typ Synonymer EC nummer Substrat Produkt Paralog genes
Fosfofruktokinas 1 6-fosfofruktokinas
fosfohexokinas
EC number 2.7.1.11 Beta-D-fructose-6-phosphate wpmp.png
Fruktos 6-fosfat
Beta-D-fructose-1,6-bisphosphate wpmp.png
Fruktos-1,6-bisfosfat
PFKL, PFKM, PFKP
Fosfofruktokinase 2 6-fosfofrukto-2-kinas EC number 2.7.1.105 Fructose 2,6-bisphosphate.svg
Frutkos-2,6-bisfosfat
PFKFB1, PFKFB2, PFKFB3, PFKFB4

Se även[redigera | redigera wikitext]

Referenser[redigera | redigera wikitext]

Den här artikeln är helt eller delvis baserad på material från engelskspråkiga Wikipedia, Phosphofructokinase, 23 augusti 2022.

Noter[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ ”Mutations in the active site of Escherichia coli phosphofructokinase”. Nature 327 (6121): sid. 437–439. 1987. doi:10.1038/327437a0. PMID 2953977. Bibcode1987Natur.327..437H. 
  2. ^ ”Different modes of activating phosphofructokinase, a key regulatory enzyme of glycolysis, in working vertebrate muscle”. Biochem. Soc. Trans. 30 (2): sid. 264–270. 2002. doi:10.1042/bst0300264. PMID 12023862. 
  3. ^ [a b c] Functional expression of human mutant phosphofructokinase in yeast: genetic defects in French Canadian and Swiss patients with phosphofructokinase deficiency”. Am. J. Hum. Genet. 56 (1): sid. 131–141. 1995. PMID 7825568. 
  4. ^ Garrett, Reginald; Grisham, Reginald (2012). Biochemistry. Cengage Learning. sid. 585. ISBN 978-1133106296 
  5. ^ T. Selwood; E. K. Jaffe. (2011). ”Dynamic dissociating homo-oligomers and the control of protein function.”. Arch. Biochem. Biophys. 519 (2): sid. 131–43. doi:10.1016/j.abb.2011.11.020. PMID 22182754. 
  6. ^ [a b] ”Crystal structure of the complex of phosphofructokinase from Escherichia coli with its reaction products”. J. Mol. Biol. 204 (4): sid. 973–994. 1988. doi:10.1016/0022-2836(88)90056-3. PMID 2975709. 
  7. ^ [a b c d] Park J, Gupta RS: Adenosine kinase and ribokinase--the RK family of proteins. Cell Mol Life Sci 2008, 65: 2875-2896.
  8. ^ [a b] Bork P, Sander C, Valencia A: Convergent evolution of similar enzymatic function on different protein folds: the hexokinase, ribokinase, and galactokinase families of sugar kinases. Protein Sci 1993, 2: 31-40.
  9. ^ Spychala J, Datta NS, Takabayashi K, Datta M, Fox IH, Gribbin T, Mitchell BS: Cloning of human adenosine kinase cDNA: sequence similarity to microbial ribokinases and fructokinases. Proc Natl Acad Sci U S A 1996, 93: 1232-1237.
  10. ^ [a b] Maj MC, Singh B, Gupta RS: Pentavalent ions dependency is a conserved property of adenosine kinase from diverse sources: identification of a novel motif implicated in phosphate and magnesium ion binding and substrate inhibition. Biochemistry 2002, 41: 4059-4069.
  11. ^ Sigrell JA, Cameron AD, Jones TA, Mowbray SL: Structure of Escherichia coli ribokinase in complex with ribose and dinucleotide determined to 1.8 A resolution: insights into a new family of kinase structures. Structure 1998, 6: 183-193.
  12. ^ Sola-Penna, Mauro; Da Silva, Daniel; Coelho, Wagner S.; Marinho-Carvalho, Monica M.; Zancan, Patricia (November 2010). ”Regulation of mammalian muscle type 6-phosphofructo-1-kinase and its implication for the control of the metabolism”. IUBMB Life 62 (11): sid. 791–796. doi:10.1002/iub.393. ISSN 1521-6543. PMID 21117169. 
  13. ^ Ausina, Priscila; Da Silva, Daniel; Majerowicz, David; Zancan, Patricia; Sola-Penna, Mauro (July 2018). ”Insulin specifically regulates expression of liver and muscle phosphofructokinase isoforms”. Biomedicine & Pharmacotherapy 103: sid. 228–233. doi:10.1016/j.biopha.2018.04.033. ISSN 0753-3322. PMID 29655163. 

Externa länkar[redigera | redigera wikitext]