Struktur kinase piruvat, fungsi, peraturan, perencatan

Tindak balas yang dikatalisis oleh enzim pyruvato kinase

Apakah piruvat kinase?

The Pyruvate kinase (Pyk) Ia adalah enzim yang memangkinkan langkah terakhir laluan glikolitik, yang membayangkan pemindahan yang tidak dapat dipulihkan dari kumpulan fosfat dari molekul phosphoenoluvate (PEP) ke arah molekul ADP, yang mengakibatkan sintesis molekul ATP dan satu lagi asid piruvis atau lain Pyruvate.

Pyruvate yang dihasilkan kemudiannya mengambil bahagian dalam pelbagai laluan katabolik dan anabolik (biosynthetic): ia boleh decarboxylated untuk menghasilkan asetil-CoA, karboksilat untuk menghasilkan oxalacetate, ditransaminasi untuk menghasilkan alanine, teroksida untuk menghasilkan asid laktik atau boleh diarah glukosa.

Oleh kerana ia mengambil bahagian dalam glikolisis, enzim ini sangat penting untuk metabolisme karbohidrat banyak organisma, uniselular dan multiselular, yang menggunakannya sebagai laluan katabolik utama untuk mendapatkan tenaga.

Contoh sel -sel glikolisis yang ketat untuk mendapatkan tenaga adalah erythrocytes mamalia, yang mana kekurangan dalam mana -mana enzim yang mengambil bahagian dalam laluan ini boleh memberi kesan negatif.

Struktur kinase pyruvate

Dalam mamalia empat isoforms enzim pyruvate kinase telah diterangkan:

- PKM1, Tipikal dalam otot

- Pkm2, Hanya dalam janin (kedua -dua produk pemprosesan alternatif RNA messenger yang sama)

- Pkl, hadir di hati dan

- Pkr, hadir dalam erythrocytes (kedua -duanya dikodkan oleh gen yang sama, Pklr, tetapi disalin oleh penganjur yang berbeza).

Walau bagaimanapun, analisis yang dijalankan kepada struktur enzim yang berlainan dalam kinase piruvat (termasuk 4 mamalia) menunjukkan persamaan yang besar dalam struktur umum, serta berkenaan dengan seni bina tapak aktif dan mekanisme pengawalseliaan.

Boleh melayani anda: Persatuan Kolonial: Ciri, Jenis dan Contoh

Secara umum, ia adalah enzim 200 kDa berat molekul, yang dicirikan oleh struktur tetramerik yang terdiri daripada 4 unit protein yang sama, lebih kurang 50 atau 60 kDa, dan masing -masing dengan 4 domain, iaitu:

- Domain heliks Kecil di hujung N-terminal (tidak hadir dalam enzim bakteria)

- Domain "Ke", Dikenali dengan topologi 8 kepingan β yang dilipat dan 8 dewan α

- Domain "B", Dimasukkan di antara Beta Lamina yang dilipat nombor 3 dan domain domain domain alpha"

- Domain "C", Yang mempunyai topologi α+β

Struktur molekul kinase piruvat enzim

Tiga tapak telah dikesan di tetramer piruvat kinase organisma yang berbeza: tapak aktif, tapak effector dan tapak mengikat asid amino. Tapak aktif enzim ini adalah antara domain a dan b, berhampiran "tapak effector", yang dimiliki oleh domain c.

Di tetrámero, domain d membentuk antara muka "kecil", sementara domain dalam bentuk antara muka yang lebih besar.

Fungsi piruvat kinase

Seperti yang telah disebutkan, pyruvate kinase memangkinkan langkah terakhir laluan glikolitik, iaitu pemindahan kumpulan fosfat dari phosphoenolpiruvate (PEP) ke molekul ADP untuk menghasilkan ATP dan pyruvate atau pyruvic asid molecule.

Produk reaksi yang dikatalisis oleh enzim ini adalah sangat penting untuk konteks metabolik yang berbeza. Pyruvate boleh digunakan dengan cara yang berbeza:

• Di bawah keadaan aerobik, iaitu, dengan kehadiran oksigen, ini boleh digunakan sebagai substrat enzim yang dikenali sebagai piruvat dehidrogenase percuma, menjadi decarboxylated dan menjadi asetil-CoA, molekul yang boleh memasuki kitaran Krebs dalam mitokondria dalam mitokondria atau mengambil bahagian dalam laluan anabolik lain seperti biosintesis asid lemak, sebagai contoh.
• Dalam ketiadaan oksigen atau anaerobiosis, piruvat boleh digunakan oleh enzim dehidrogenase laktat untuk menghasilkan asid laktik (pengoksidaan) melalui proses yang dikenali sebagai "penapaian laktik".
• Di samping itu, piruvat boleh ditukar menjadi glukosa melalui glukoneogenesis, ke dalam alanin oleh transaminase alanine, dalam oxalacetate oleh piruvat karboksilase, dll.

Boleh melayani anda: makromolekul: ciri, jenis, fungsi dan contoh

Adalah penting untuk diingat bahawa dalam tindak balas yang dikatalkan oleh enzim ini, sintesis bersih ATP berlaku yang dikira untuk glikolisis, yang dihasilkan oleh setiap molekul molekul glukosa 2 dan 2 ATP.

Oleh itu, dari perspektif ini, piruvat enzim kinase mempunyai peranan asas dalam banyak aspek metabolisme selular, begitu banyak, yang digunakan sebagai sasaran terapeutik untuk banyak patogen manusia, di antaranya pelbagai protozoa menonjol.

Peraturan

Pyruvate kinase adalah enzim yang sangat penting dari sudut pandangan metabolisme sel, kerana ia adalah yang membentuk kompaun terakhir yang dihasilkan dari laluan katabolisme glukosa: piruvat.

Di samping menjadi salah satu daripada tiga enzim yang paling dikawal selia dari keseluruhan laluan glikolitik (dua lagi hexoquinase (HK) dan phosphofrucerachinase (PFK)), pirim kinase adalah enzim yang sangat penting untuk mengawal aliran metabolik dan pengeluaran ATP melalui ATP melalui Glikolisis.

Ia diaktifkan oleh phosphoenolpiruvate, salah satu substratnya (peraturan homotropik), serta oleh gula mono dan diposforilasi lain, walaupun peraturannya bergantung kepada jenis isoenzim yang dianggap.

Beberapa teks saintifik mencadangkan bahawa peraturan enzim ini juga bergantung kepada seni bina "multidominium", kerana pengaktifannya seolah -olah bergantung kepada beberapa putaran dalam domain subunit dan perubahan dalam geometri tapak aktif.

Bagi banyak organisma, pengaktifan árosterik piruvat kinase bergantung kepada fruktosa 1.6-biphosphate (F16bp), tetapi ini tidak benar untuk enzim sayur-sayuran. Enzim lain juga diaktifkan oleh amp kitaran dan glukosa 6-fosfat.

Boleh melayani anda: tangan: ciri, struktur, fungsi

Di samping itu, telah ditunjukkan bahawa aktiviti kebanyakan kinase piruvat yang dikaji sangat bergantung pada kehadiran ion monovalen seperti kalium (K+) dan ion divalen seperti magnesium (mg+2) dan mangan (Mn+2).

Perencatan

Pyruvate kinase dihalang terutamanya oleh effector fisiologi, jadi proses ini berbeza -beza antara spesies yang berbeza dan bahkan antara jenis sel dan tisu organisma yang sama.

Dalam banyak mamalia, glukagon, epinefrin dan AMPC mempunyai kesan penghambatan pada aktiviti piruvat kinase, kesan yang boleh diatasi oleh insulin.

Di samping itu, telah terbukti bahawa beberapa asid amino seperti phenylalanine, boleh mempunyai tindakan seperti inhibitor kompetitif untuk enzim ini di otak.