stringtranslate.com

Fosfofructoquinasa

La fosfofructoquinasa ( PFK ) es una enzima quinasa que fosforila la fructosa 6-fosfato en la glucólisis .

Función

La transferencia catalizada por enzimas de un grupo fosforilo desde el ATP es una reacción importante en una amplia variedad de procesos biológicos. [1] La fosfofructoquinasa cataliza la fosforilación de fructosa-6-fosfato a fructosa-1,6-bisfosfato , un paso regulador clave en la vía glucolítica . [2] [3] Es inhibida alostéricamente por el ATP y activada alostéricamente por el AMP , lo que indica las necesidades energéticas de la célula cuando se somete a la vía glucolítica. [4] La PFK existe como un homotetrámero en bacterias y mamíferos (donde cada monómero posee 2 dominios similares ) y como un octómero en la levadura (donde hay 4 cadenas alfa (PFK1) y 4 cadenas beta (PFK2), estas últimas, como los monómeros de los mamíferos, poseen 2 dominios similares [3] ). Esta proteína puede utilizar el modelo de morfeína de regulación alostérica . [5]

La PFK tiene una longitud de unos 300 aminoácidos y los estudios estructurales de la enzima bacteriana han demostrado que comprende dos lóbulos similares (alfa/beta): uno que participa en la unión del ATP y el otro que alberga tanto el sitio de unión del sustrato como el sitio alostérico (un sitio de unión regulador distinto del sitio activo, pero que afecta a la actividad enzimática). Las subunidades tetrámeras idénticas adoptan dos conformaciones diferentes: en un estado "cerrado", el ion magnesio unido une los grupos fosforilo de los productos enzimáticos (ADP y fructosa-1,6-bisfosfato); y en un estado "abierto", el ion magnesio se une solo al ADP , [6] ya que los 2 productos están ahora más separados. Se cree que estas conformaciones son etapas sucesivas de una vía de reacción que requiere el cierre de la subunidad para acercar las 2 moléculas lo suficiente para reaccionar. [6]

La reacción inversa es catalizada por la enzima fructosa-1,6-bisfosfatasa. [ cita requerida ]

Familia de las fosfofructoquinasas

PFK pertenece a la familia de fosfofructoquinasas B (PfkB) de quinasas de azúcar . [7] Otros miembros de esta familia (también conocida como la familia Riboquinasa) incluyen riboquinasa (RK), adenosina quinasa (AK), inosina quinasa y 1-fosfofructoquinasa . [7] [8] [9] Los miembros de la familia PfkB/RK se identifican por la presencia de tres motivos de secuencia conservados . [7] [8] [10] Las estructuras de varias familias de proteínas PfK se han determinado a partir de varios organismos y la actividad enzimática de esta familia de proteínas muestra una dependencia de la presencia de iones pentavalentes. [11] [7] [10] PFK se encuentra en versiones de isoformas en el músculo esquelético (PFKM), en el hígado (PFKL) y en las plaquetas (PFKP), lo que permite una expresión y función específicas del tejido . Todavía se especula que las isoformas pueden desempeñar un papel en las tasas glucolíticas específicas en los entornos específicos de los tejidos en los que se encuentran. Se ha descubierto en humanos que algunas líneas de células tumorales humanas habían aumentado la productividad glucolítica y se correlacionaba con la mayor cantidad de PFKL. [12] [13]

Importancia clínica

La deficiencia de PFK conduce a la glucogenosis tipo VII (enfermedad de Tarui), un trastorno autosómico recesivo que se caracteriza por náuseas intensas, vómitos, calambres musculares y mioglobinuria en respuesta a ráfagas de ejercicio intenso o vigoroso. [3] Los afectados suelen ser capaces de llevar una vida razonablemente normal si aprenden a ajustar los niveles de actividad. [3]

Regulación

Existen dos enzimas fosfofructoquinasas diferentes en los seres humanos:

Véase también

Referencias

  1. ^ Hellinga HW, Evans PR (1987). "Mutaciones en el sitio activo de la fosfofructoquinasa de Escherichia coli". Nature . 327 (6121): 437–439. Bibcode :1987Natur.327..437H. doi :10.1038/327437a0. PMID  2953977. S2CID  4357039.
  2. ^ Wegener G, Krause U (abril de 2002). "Diferentes modos de activación de la fosfofructoquinasa, una enzima reguladora clave de la glucólisis, en el músculo vertebrado activo". Biochemical Society Transactions . 30 (2): 264–270. doi :10.1042/bst0300264. PMID  12023862.
  3. ^ abcd Raben N, Exelbert R, Spiegel R, Sherman JB, Nakajima H, Plotz P, Heinisch J (enero de 1995). "Expresión funcional de la fosfofructoquinasa humana mutante en levadura: defectos genéticos en pacientes francocanadienses y suizos con deficiencia de fosfofructoquinasa". American Journal of Human Genetics . 56 (1): 131–141. PMC 1801305 . PMID  7825568. 
  4. ^ Garrett R, Grisham R (2012). Bioquímica . Cengage Learning. pág. 585. ISBN 978-1133106296.
  5. ^ Selwood T, Jaffe EK (marzo de 2012). "Homooligómeros disociativos dinámicos y el control de la función proteica". Archivos de bioquímica y biofísica . 519 (2): 131–143. doi :10.1016/j.abb.2011.11.020. PMC 3298769. PMID  22182754 . 
  6. ^ ab Shirakihara Y, Evans PR (diciembre de 1988). "Estructura cristalina del complejo de fosfofructoquinasa de Escherichia coli con sus productos de reacción". Journal of Molecular Biology . 204 (4): 973–994. doi :10.1016/0022-2836(88)90056-3. PMID  2975709.
  7. ^ abcd Park J, Gupta RS (septiembre de 2008). "Adenosina quinasa y riboquinasa: la familia de proteínas RK". Ciencias de la vida celular y molecular . 65 (18): 2875–96. doi :10.1007/s00018-008-8123-1. PMC 11131688 . PMID  18560757. S2CID  11439854. 
  8. ^ ab Bork P, Sander C, Valencia A (enero de 1993). "Evolución convergente de funciones enzimáticas similares en diferentes pliegues proteicos: las familias de quinasas de azúcar hexoquinasa, riboquinasa y galactoquinasa". Protein Science . 2 (1): 31–40. doi :10.1002/pro.5560020104. PMC 2142297 . PMID  8382990. 
  9. ^ Spychala J, Datta NS, Takabayashi K, Datta M, Fox IH, Gribbin T, Mitchell BS (febrero de 1996). "Clonación del ADNc de la adenosina quinasa humana: similitud de secuencia con las riboquinasas y fructoquinasas microbianas". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 93 (3): 1232–7. Bibcode :1996PNAS...93.1232S. doi : 10.1073/pnas.93.3.1232 . PMC 40062 . PMID  8577746. 
  10. ^ ab Maj MC, Singh B, Gupta RS (marzo de 2002). "La dependencia de iones pentavalentes es una propiedad conservada de la adenosina quinasa de diversas fuentes: identificación de un nuevo motivo implicado en la unión de iones de fosfato y magnesio y la inhibición del sustrato". Bioquímica . 41 (12): 4059–69. doi :10.1021/bi0119161. PMID  11900549.
  11. ^ Sigrell JA, Cameron AD, Jones TA, Mowbray SL (febrero de 1998). "Estructura de la riboquinasa de Escherichia coli en complejo con ribosa y dinucleótido determinada con una resolución de 1,8 A: perspectivas sobre una nueva familia de estructuras de quinasas". Structure . 6 (2): 183–93. doi : 10.1016/s0969-2126(98)00020-3 . PMID  9519409.
  12. ^ Sola-Penna M, Da Silva D, Coelho WS, Marinho-Carvalho MM, Zancan P (noviembre de 2010). "Regulación de la 6-fosfofructo-1-quinasa muscular de los mamíferos y su implicación en el control del metabolismo". IUBMB Life . 62 (11): 791–796. doi : 10.1002/iub.393 . PMID  21117169.
  13. ^ Ausina P, Da Silva D, Majerowicz D, Zancan P, Sola-Penna M (julio de 2018). "La insulina regula específicamente la expresión de isoformas de fosfofructoquinasa hepática y muscular". Biomedicina y farmacoterapia . 103 : 228–233. doi :10.1016/j.biopha.2018.04.033. PMID  29655163. S2CID  4874742.

Enlaces externos

Este artículo incorpora texto de dominio público de Pfam e InterPro : IPR000023