Фосфоглицераткиназа | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | ||||||||
ЕС нет. | 2.7.2.3 | |||||||
№ CAS | 9001-83-6 | |||||||
Базы данных | ||||||||
IntEnz | Просмотр IntEnz | |||||||
BRENDA | BRENDA запись | |||||||
ExPASy | Просмотр NiceZyme | |||||||
КЕГГ | Запись в KEGG | |||||||
MetaCyc | метаболический путь | |||||||
ПРИАМ | профиль | |||||||
Структуры PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | |||||||
Генная онтология | Amigo / QuickGO | |||||||
|
Фосфоглицераткиназа | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Идентификаторы | ||||||||
Условное обозначение | PGK | |||||||
Pfam | PF00162 | |||||||
ИнтерПро | IPR001576 | |||||||
ПРОФИЛЬ | PDOC00102 | |||||||
SCOP2 | 3pgk / SCOPe / SUPFAM | |||||||
|
Фосфоглицераткиназа ( EC 2.7.2.3 ) (PGK 1) - это фермент, который катализирует обратимый перенос фосфатной группы от 1,3-бисфосфоглицерата (1,3-BPG) к АДФ, продуцирующему 3-фосфоглицерат (3-PG) и АТФ. :
Как и все киназы, это трансфераза . PGK является основным ферментом, используемым в гликолизе , на первом этапе выработки АТФ гликолитического пути. В глюконеогенезе реакция, катализируемая PGK, протекает в противоположном направлении, образуя АДФ и 1,3-BPG.
У человека к настоящему времени идентифицированы два изофермента PGK , PGK1 и PGK2. Изоферменты имеют 87-88% идентичности аминокислотных последовательностей, и хотя они структурно и функционально похожи, они имеют разные локализации: PGK2, кодируемый аутосомным геном, уникален для мейотических и постмейотических сперматогенных клеток, тогда как PGK1, кодируемый на X -хромосома повсеместно экспрессируется во всех клетках. [2]
PGK присутствует во всех живых организмах как один из двух АТФ-генерирующих ферментов при гликолизе. В глюконеогенном пути PGK катализирует обратную реакцию. В стандартных биохимических условиях предпочтение отдается гликолитическому направлению. [1]
В цикле Кальвина в фотосинтезирующих организмах PGK катализирует фосфорилирование 3-PG, продуцируя 1,3-BPG и ADP, как часть реакций, которые регенерируют рибулозо-1,5-бисфосфат .
ПГК, как сообщались, обладают тиольными редуктазами активности в отношении плазмина , что приводит к ангиостатину образованию, который ингибирует ангиогенез и опухоль рост. Было также показано, что фермент участвует в репликации и репарации ДНК в ядрах клеток млекопитающих . [3]
Было показано, что человеческий изофермент PGK2, который экспрессируется только во время сперматогенеза, необходим для функции сперматозоидов у мышей. [4]
Нажмите на гены, белки и метаболиты ниже, чтобы ссылки на соответствующие статьи. [§ 1]
PGK обнаружен во всех живых организмах, и его последовательность в течение всей эволюции сохранялась в высокой степени . Фермент существует в виде мономера из 415 остатков, содержащего два домена почти одинакового размера, которые соответствуют N- и C-концам белка. [5] 3-фосфоглицерат (3-PG) связывается с N-концом, в то время как нуклеотидные субстраты, MgATP или MgADP, связываются с C-концевым доменом фермента. Эта расширенная двухдоменная структура связана с крупномасштабными конформационными изменениями "шарнирного изгиба", подобными тем, которые обнаруживаются в гексокиназе . [6] Два домена белка разделены щелью и связаны двумя альфа-спиралями . [2]В основе каждого домена лежит 6-ти нитевой параллельный бета-лист, окруженный альфа-спиралями. Две доли способны сворачиваться независимо, что согласуется с присутствием промежуточных продуктов на пути сворачивания с одним свернутым доменом. [7] [8] Хотя связывание любого из субстратов вызывает конформационные изменения , только через связывание обоих субстратов происходит закрытие домена, что приводит к переносу фосфатной группы. [2]
Фермент имеет тенденцию существовать в открытой конформации с короткими периодами закрытия и катализа, что делает возможным быструю диффузию субстрата и продуктов через сайты связывания; открытая конформация PGK более конформационно стабильна из-за экспонирования гидрофобной области белка при закрытии домена. [7]
Ионы магния обычно образуют комплексы с фосфатными группами нуклеотидных субстратов PGK. Известно, что в отсутствие магния ферментативная активность не проявляется. [9] двухвалентный металл помогает ферментные лигандам в защитном отрицательные заряды связанной фосфатной группы, в позволяя нуклеофильная атаки произойти; такая стабилизация заряда является типичной характеристикой реакции фосфопереноса. [10] Предполагается, что ион может также способствовать закрытию домена, когда PGK связывает оба субстрата. [9]
Без привязки к субстрату PGK существует в «открытой» конформации . После связывания как триозного, так и нуклеотидного субстратов с N- и C-концевыми доменами, соответственно, происходит обширное движение изгиба шарнира, сближающее домены и связанные с ними субстраты и приводящее к «закрытой» конформации. [11] Затем, в случае прямой гликолитической реакции, бета-фосфат АДФ инициирует нуклеофильную атаку на 1-фосфат 1,3-BPG. Lys219 на ферменте направляет фосфатную группу к субстрату.
PGK проходит через переходное состояние со стабилизацией заряда , которое предпочтительнее по сравнению с расположением связанного субстрата в закрытом ферменте, потому что в переходном состоянии все три фосфатных кислорода стабилизируются лигандами , в отличие от только двух стабилизированных атомов кислорода в исходном связанном состоянии. . [12]
В гликолитическом пути 1,3-BPG является донором фосфата и имеет высокий потенциал переноса фосфорила. Катализируемый PGK перенос фосфатной группы от 1,3-BPG к ADP с образованием АТФ может привести в действие реакцию окисления углерода на предыдущей стадии гликолиза (превращение глицеральдегид-3-фосфата в 3-фосфоглицерат ).
Фермент активируется низкими концентрациями различных поливалентных анионов, таких как пирофосфат, сульфат, фосфат и цитрат. Высокие концентрации MgATP и 3-PG активируют PGK, тогда как Mg2 + в высоких концентрациях неконкурентно ингибирует фермент. [13]
PGK проявляет широкую специфичность по отношению к нуклеотидным субстратам. [14] Его активность подавляется салицилатами, которые имитируют нуклеотидный субстрат фермента. [15]
Макромолекулярное скопление, как было показано, увеличивает активность PGK как в компьютерном моделировании, так и в среде in vitro, моделирующей внутреннюю часть клетки; в результате скопления фермент становится более ферментативно активным и более компактным. [5]
Дефицит фосфоглицераткиназы (PGK) - это Х-сцепленный рецессивный признак, связанный с гемолитической анемией , психическими расстройствами и миопатией у людей [16] [17], в зависимости от формы - существует гемолитическая форма и миопатическая форма. [18] Поскольку признак является X-сцепленным, он обычно полностью выражен у мужчин, у которых есть одна X-хромосома; пораженные женщины обычно протекают бессимптомно. [2] [17] Состояние возникает в результате мутаций в Pgk1, гене, кодирующем PGK1, и было идентифицировано двадцать мутаций. [17] [2]На молекулярном уровне мутация в Pgk1 ухудшает термическую стабильность и подавляет каталитическую активность фермента. [2] PGK - единственный фермент в непосредственном гликолитическом пути, кодируемый X-связанным геном. В случае гемолитической анемии дефицит PGK возникает в эритроцитах . В настоящее время не существует окончательного лечения дефицита PGK. [19]
Сверхэкспрессия PGK1 связана с раком желудка и, как было обнаружено, увеличивает инвазивность клеток рака желудка in vitro . [20] Фермент секретируется опухолевыми клетками и участвует в ангиогенном процессе, что приводит к высвобождению ангиостатина и ингибированию роста кровеносных сосудов опухоли. [3]
Известно, что из-за своей широкой специфичности в отношении нуклеотидных субстратов PGK участвует в фосфорилировании и активации антиретровирусных препаратов ВИЧ , основанных на нуклеотидах. [14] [21]
|
|
vте Путь метаболизма гликолиза |
---|
Глюкоза Гексокиназа АТФ ADP Глюкозо-6-фосфат Глюкозо-6-фосфат изомераза Фруктоза 6-фосфат Фосфофруктокиназа-1 АТФ ADP 1,6-бисфосфат фруктозы Фруктозо-бисфосфат альдолаза Дигидроксиацетонфосфат + + Глицеральдегид 3-фосфат Триозофосфат изомераза 2 × Глицеральдегид-3-фосфат 2 × Глицеральдегид-3- фосфатдегидрогеназа НАД + + P i НАДН + Н + НАД + + P i НАДН + Н + 2 × 1,3-бисфосфоглицерат 2 × Фосфоглицераткиназа ADP АТФ ADP АТФ 2 × 3-фосфоглицерат 2 × Фосфоглицератмутаза 2 × 2-фосфоглицерат 2 × Phosphopyruvate гидратаз ( енолаз ) H 2 O H 2 O 2 × Фосфоенолпируват 2 × Пируваткиназа ADP АТФ 2 × Пируват 2 × |