Шта је хексокиназа?

Тхе хекокинасе је протеин који је класификован у главну групу ензима трансферазе, који је веома важан у метаболизму живих бића. 

Хексокиназа је први ензим у гликолитичком путу и ​​претвара глукозу у глукозу-6-фосфат. Користи АТП да фосфорилише 6-хидроксилну групу глукозе и инхибира њен производ, глукоза-6-фосфат. Такође пати од позитивне алостерне регулације фосфатом.

Дакле, хексокиназа регулише проток глукозе у енергетском метаболизму мозга и црвених крвних зрнаца.

Глукоза-6-фосфат и глукоза се синергистички везују за хексокиназу, као и глукоза и неоргански фосфат.

Фосфат игра малу улогу у регулацији хексокиназе током респирације, пошто је гликолиза ограничена залихом глукозе.

Током периода депривације кисеоника, више АТП-а мора доћи из гликолизе пошто пируват формира млечну киселину уместо уласка у Кребов циклус.

Када је концентрација екстрацелуларне глукозе око 5 мМ, проток кроз гликолитички пут повећава се до 100% капацитета.

Ово се дешава увек када транспортер глукозе у ткиву мозга подиже концентрације интрацелуларне глукозе 50 пута и постоји механизам који компензује инхибиторне ефекте глукоза-6-фосфата на хексокиназу..

Својства хексокиназе

Хексокиназа је велики хомодимер састављен од 920 амино киселина у сваком ланцу. Пошто су обе нити идентичне, посматраће се ланац.

Овде је поглед на обојену структуру од лакшег до тамнијег у Н-терминалном у правцу Ц-терминала.

Ензим се састоји од многих алфа хеликса и бета листова. Алфа хеликси се формирају структуром хелик-турн-хелик, а ближи поглед на бета-листу ће показати да они формирају отворени алфа / бета лист.

Хексокиназа је способна да се веже за два лиганда, глукозу и глукозу-6-фосфат. Глукоза је везана тако да се може појавити гликолиза, а глукоза-6-фосфат се веже као алостерички инхибитор. Такође може бити корисно видети ову структуру у стерео техници (Сцхроеринг, 2013).

Терцијарна структура хексокиназе укључује отворени алфа / бета слој. Постоји много варијација повезаних са овом структуром.

Састоји се од пет бета листова и три алфа хеликса. У овом отвореном алфа / бета листу, четири од бета плоча су паралелне, а једна у анти-паралелним правцима.

Алфа хеликси и бета петље повезују бета плоче да би произвеле овај алфа / бета отворени лист. Пукотина означава АТП-везујући домен овог гликолитичког ензима (Сцхнеебергер, 1999).

Реакција

Да би се добио нето АТП принос из катаболизма глукозе, прво је потребно преокренути АТП.

Током фазе, алкохолна група на позицији 6 молекула глукозе реагује лако са терминалном фосфатном групом АТП, формирајући глукоза-6-фосфат и АДП..

За погодност, фосфорил група (ПО32-) је представљена са Ⓟ. Пошто је смањење слободне енергије тако велико, ова реакција је практично иреверзибилна у физиолошким условима.

Код животиња, ова фосфорилација глукозе, која производи глукозу 6-фосфат, је катализована са два различита ензима..

У већини ћелија, хексокиназа са високим афинитетом за глукозу производи реакцију.

Поред тога, јетра садржи глукокиназу (изоформа ИВ хексокиназе), која захтева много већу концентрацију глукозе пре него што реагује.

Глукокиназа делује само у хитним случајевима, када концентрација глукозе у крви расте до абнормално високих нивоа (Корнберг, 2013).

Уредбе

У гликолизи, реакције катализиране хексокиназом, фосфофруктокиназом и пируват киназом су практично иреверзибилне; стога се очекује да ови ензими имају и регулаторне и каталитичке улоге. У ствари, свака од њих служи као контролна локација.

Хексокиназу инхибира производ, глукоза 6-фосфат. Високе концентрације овог молекула указују да ћелија више не захтева глукозу за енергију, за складиштење као гликоген, или као извор биосинтетских прекурсора, а глукоза ће остати у крви.

На пример, када је фосфофруктокиназа неактивна, повећава се концентрација фруктозе 6-фосфата.

С друге стране, ниво глукозе 6-фосфата се повећава зато што је у равнотежи са фруктозом 6-фосфатом. Према томе, инхибиција фосфофруктокиназе доводи до инхибиције хексокиназе.

Међутим, јетра, у складу са својом улогом као монитор нивоа глукозе у крви, поседује специјализовани изозим хексокиназе зване глукокиназа која није инхибирана глукоза-6-фосфатом (Берг ЈМ, 2002.).

Хексокиназа вс глукокиназа

Хексокиназа има четири различите изоформе назване И, ИИ, ИИИ и ИВ. Изоформе И, ИИ и ИИИ хексокиназе имају молекуларну тежину од око 100,000 и су мономери у већини услова.

Аминокиселинске секвенце изоформи И-ИИИ су идентичне са 70%. С друге стране, Н- и Ц-терминалне половине И-ИИИ изоформи имају сличне аминокиселинске секвенце, вероватно као резултат дуплирања гена и фузије..

Изоформа ИВ хексокиназе (глукокиназе) има молекулску масу од 50,000, сличну оној код хексокиназе квасца. Глукокиназа показује значајну сличност секвенци са Н и Ц-терминалним половицама И-ИИИ изоформа.

Упркос сличности секвенци, функционалне особине изоформи хексокиназе се значајно разликују.

Изоформа И (у даљем тексту: хексокиназа И) регулише корак ограничавања гликолизе у мозгу и еритроцитима.

Продукт реакције, глукоза-6-фосфат (Глуц-6-П), инхибира и изоформе И и ИИ (али не и ИВ изоформу) на микромоларним нивоима.

Међутим, неоргански фосфат (Пи) ослобађа инхибицију Глуц-6-П од хексокиназе И.

Ц-терминални домен хексокиназе И поседује каталитичку активност, док сам Н-терминални домен нема активност, али је укључен у позитивну алостеричку регулацију производа од стране Пи.

Насупрот томе, и Ц и Н-терминални делови имају упоредиву каталитичку активност у изоформи ИИ.

Тако, међу изоформама хексокиназе, церебрална хексокиназа показује јединствене регулаторне особине у којима физиолошки нивои Пи могу да преокрену инхибицију због физиолошких нивоа Глуц-6-П (Алекандер Е Алесхин, 1998)..

Хексокиназа типа И, ИИ и ИИИ може фосфорилисати низ хексозних шећера, укључујући глукозу, фруктозу и манозу, и као такви су укључени у бројне метаболичке путеве (ензими гликолизе, С.Ф.).

Гликокиназа јетре разликује се од осталих изоформи у три аспекта:

• Специфичан је за Д-глукозу и не делује са другим хексозама
• Не инхибира глукоза 6-фосфат
• Има један Км виши од осталих изоформа (10 мМ вс 0,1 мМ) што даје мањи афинитет према супстрату.

Хепатична глукокиназа се појављује када је концентрација шећера у крви висока, на пример, након оброка са високим садржајем угљених хидрата.

Глукокиназа је веома важна у другом аспекту: дијабетес мелитус је мањкав у болести.

У овој болести, панкреас не излучује инсулин у нормалним количинама, глукоза у крви је веома висока и формира се врло мало гликогена у јетри (Лехнингер, 1982).

Референце

1. Алекандер Е Алесхин, З.Г. (1998). Механизам регулације хексокиназе: нови увиди у кристалну структуру рекомбинантне хексокиназе људског мозга комплексирани са глукозом и глукоза-6-фосфатом. Струцтуре, том 6, бр. 1, 15, 39-50. 
2. Берг ЈМ, Т.Ј. (2002.). 5тх едитион. Нев Иорк :: В Х Фрееман.
3. Ензими гликолизе. (С.Ф.). Опорављено од еби.ац.ук.
4. Корнберг, Х. (2013, Маи 22). Метаболизам Рецоверед фром британница.цом.
5. Лехнингер, А.Л. (1982). Принципи биохемије. Нев Иорк: Вортх Публисхер, Инц..
6. Сцхнеебергер, Б. М. (1999). ХЕКСОКИНАСЕ. Преузето са цхем.увец.еду.
7. Сцхроеринг, К. (2013, 20. фебруар). Структура и механизам хексокиназе. Опорављен из протеопедиа.орг.