Piruvatna struktura kinaze, funkcija, regulacija, inhibicija

Reakcija, ki jo katalizira encim pyruvato kinaza

Kaj je kinazni piruvat?

The Piruvat kinaza (Pyk) Je encim, ki katalizira zadnji korak glikolitične poti, ki pomeni nepovraten prenos fosfatne skupine fosfoenolpiruvata (PEP) do molekule ADP piruvat.

Tako pridelani piruvat sodeluje na različnih kataboličnih in anaboličnih (biosintetskih) poti: lahko ga dekarboksiliramo, da nastane acetil-CoA, karboksilira, da proizvaja oksalacetat, prežeta z alaninom, oksidirano, da nastane za laktično kislino ali pa ga je mogoče usmeriti proti glukonezo ali pa je mogoče usmeriti proti glukonezo za sintezo za sintezo glukoneogena za sintezo za sintezo glukoneogena za sintezo za sintezo glukoneogena za sinteze glukoza.

Ker sodeluje v glikolizi, je ta encim izrednega pomena za presnovo ogljikovih hidratov številnih organizmov, enoceličnih in večceličnih, ki to uporabljajo kot glavno katabolično pot za pridobivanje energije.

Primer strogo odvisnih celic glikolize za pridobivanje energije je tista pri eritrocitih sesalcev, za katere ima lahko pomanjkanje v katerem koli od encimov, ki sodelujejo na tej poti.

Struktura piruvata kinaze

Pri sesalcih so opisane štiri izoforme encimske piruvat kinaze:

- Pkm1, Tipično v mišicah

- Pkm2, Samo v plodovih (oba produkta alternativne obdelave iste messenger RNA)

- Pkl, prisoten v jetrih in

- PKR, prisotni v eritrocitih (oba kodirata z istim genom, PKLR, vendar jih prepisujejo različni promotorji).

Vendar pa analiza, izvedena na strukturi različnih encimov, piruvata kinaze v naravi (vključno s temi 4 sesalci) kaže na veliko podobnost v splošni strukturi, pa tudi glede arhitekture aktivnega mesta in regulativnih mehanizmov.

Vam lahko služi: kolonialne zveze: značilnosti, vrste in primeri

Na splošno gre za encim 200 kDa molekulske mase, za katerega je značilna tetramerna struktura, sestavljena iz 4 enakih beljakovinskih enot, več ali manj 50 ali 60 kDa in vsaka s 4 domenami, in sicer:

- Domena vijačno Majhen na N-terminalnem koncu (odsoten v bakterijskih encimih)

- Domena "Do”, Identificirano s topologijo 8 zloženih β rezin in 8 dvoran α

- Domena "B", Vstavljeno med zloženo beta lamina številka 3 in domeno domene alfa domene

- Domena "C”, Ki ima topologijo α+β

Molekularna struktura encima piruvata kinaze

V tetramerih kinaznega piruvata različnih organizmov so bila odkrita tri mesta: aktivno mesto, mesto efektorja in mesto za vezavo aminokislin. Aktivno mesto teh encimov je med domenami A in B v bližini "efekcijskega mesta", ki spada v domeno C.

V Tetrámero domene D tvorijo "majhen" vmesnik, medtem ko domene v večjem vmesniku.

Funkcija kinaze piruvat

Kot že omenjeno, kinaza piruvat katalizira zadnji korak glikolitične poti, to je prenos fosfatne skupine iz fosfoenolpiruvata (PEP) v molekulo ADP, da nastane molekula ATP in piruvat ali piruvično kislino.

Izdelki reakcije, ki jo katalizira ta encim, so izrednega pomena za različne presnovne kontekste. Piruvat se lahko uporablja na različne načine:

• V aerobnih pogojih je to v prisotnosti kisika to mogoče uporabiti kot substrat encima, znanega kot brezplačni dehidrogenaza piruvat, ki ga je treba dekarboksilirati in spremeniti v acetil-CoA, molekulo, ki lahko vstopi v Krebsov cikel v mitohondrije ali sodelujte na drugih anaboličnih poteh, kot je biosinteza maščobnih kislin.
• V odsotnosti kisika ali anaerobioze lahko encim laktat dehidrogenaza uporabi piruvat za proizvodnjo mlečne kisline (oksidacije) s postopkom, znanim kot "mlečna fermentacija".
• Poleg tega se lahko piruvat pretvori v glukozo z glukoneogenezo, v alanin z alaninom transaminaze, v oksalacetatu s karboksilaznim piruvatom itd.

Vam lahko služi: makromolekule: značilnosti, vrste, funkcije in primeri

Pomembno si je zapomniti, da se v reakciji, ki jo katalizira ta encim.

Tako ima s tega vidika piruvat encim kinaze temeljno vlogo v mnogih vidikih celičnega metabolizma, ki se uporablja kot terapevtska tarča za številne patogene človeka, med katerimi izstopajo različni protozoji.

Uredba

Kinazni piruvat je izjemno pomemben encim z vidika celičnega metabolizma, saj je tisti, ki tvori zadnjo spojino, ki izhaja iz katabolizma poti glukoze: piruvat.

Poleg tega, da je eden izmed treh najbolj reguliranih encimov celotne glikolitične poti (druga dva heksokinaza (HK) in fosfofrucerahinaza (PFK)), je kinazni piruvat zelo pomemben encim za nadzor presnovnega toka in proizvodnje ATP skozi glikoliza.

Aktivira ga fosfoenolpiruvat, eden od njegovih substratov (homotropna regulacija), pa tudi drugi mono- in diposforilirani sladkorji, čeprav je njegova regulacija odvisna od vrste izoencima, ki se upošteva.

Nekatera znanstvena besedila kažejo, da je regulacija tega encima odvisna tudi od njegove "multidominijeve" arhitekture, saj se zdi, da je njegova aktivacija odvisna od nekaterih rotacij na področjih podenot in sprememb v geometriji aktivnega mesta.

Za številne organizme je Árosterična aktivacija kinaznega piruvata odvisna od fruktoze 1,6-bifosfata (F16BP), vendar to ne velja za rastlinske encime. Druge encime aktivirajo tudi s cikličnim AMP in glukoznim 6-fosfatom.

Vam lahko služi: roke: značilnosti, struktura, funkcije

Poleg tega se je pokazalo, da je aktivnost večine preučenih piruvatskih kinaz močno odvisna od prisotnosti monovalentnih ionov, kot sta kalij (K+) in dvovalentne ione, kot sta magnezij (Mg+2) in mangan (Mn+2).

Inhibicija

Kinazni piruvat zavira predvsem fiziološki efektor, zato se ti procesi močno razlikujejo med različnimi vrstami in celo med vrstami celic in tkiv istega organizma.

Pri mnogih sesalcih imajo glukagon, epinefrin in AMPC zaviralne učinke na aktivnost piruvata kinaze, učinke, ki jih lahko prepreči insulin.

Poleg tega je bilo dokazano, da imajo nekatere aminokisline, kot je fenilalanin, lahko dejanja, kot so konkurenčni zaviralci tega encima v možganih.