Hexokinase Nedir?

heksokinaz bir transferaz enziminin ana grubunda sınıflandırılan ve canlıların metabolizmasında oldukça önemli olan bir proteindir.. 

Heksokinaz, glikolitik yolaktaki ilk enzimdir ve glikozu glikoz-6-fosfata dönüştürür. 6-hidroksil glukoz grubunu fosforile etmek için ATP kullanır ve ürünü glikoz-6-fosfat tarafından inhibe edilir. Ayrıca fosfat ile pozitif allosterik regülasyondan muzdariptir..

Böylece, hekzokinaz, beynin ve kırmızı kan hücrelerinin enerji metabolizmasındaki glikoz akışını düzenler..

Glikoz-6-fosfat ve glikoz, glikoz ve inorganik fosfat gibi, hekzokinazın sinerjistik olarak bağlanır.

Fosfat, solunum sırasında heksokinazın düzenlenmesinde küçük bir rol oynar, çünkü glikoliz glikoz kaynağı ile sınırlıdır.

Oksijen yoksunluğu dönemlerinde, piruvat Kreb döngüsüne girmek yerine laktik asit oluşturduğundan daha fazla ATP glikolizden gelmelidir.

Hücre dışı glikoz konsantrasyonu yaklaşık 5 mM olduğunda, glikolitik yoldan geçen akış% 100 kapasiteye kadar artar.

Bu, beyin dokusu glukoz taşıyıcı, hücre içi glikoz konsantrasyonlarını 50 kat arttırdığında ve glukoz-6-fosfatın heksokinaz üzerindeki inhibe edici etkilerini telafi etmek için bir mekanizma olduğunda meydana gelir..

Heksokinazın Özellikleri

Heksokinaz, her zincirde 920 amino asitten oluşan büyük bir homodimerdir. Her iki iplik aynı olduğundan, bir zincir gözlenecektir.

N-terminalinde C-terminal yönüne kadar daha açık renkliden daha koyu renkli yapıya bir bakış.

Enzim birçok alfa helis ve beta yapraklarından oluşur. Alfa helisleri, sarmal dönüşlü sarmal bir yapı tarafından oluşturulur ve beta sayfalarına yakından bakmak, açık bir alfa / beta sayfası oluşturduklarını gösterir..

Heksokinaz, iki ligand, glikoz ve glukoz-6-fosfat ile bağlanabilmektedir. Glikoz bağlanır, böylece glikoliz oluşabilir ve glukoz-6-fosfat bir allosterik inhibitör olarak bağlanır. Bu yapıyı stereo olarak görmek de yararlı olabilir (Schroering, 2013).

Heksokinazın üçüncül yapısı, açık bir alfa / beta sayfası içerir. Bu yapı ile ilgili çok fazla çeşitlilik var..

Beş beta sayfa ve üç alfa helezonundan oluşur. Bu açık alfa / beta sayfasında, beta sayfalarının dördü paralel, biri anti-paralel yönlerde.

Alfa helisleri ve beta halkaları, bu alfa / beta açık sayfayı üretmek için beta sayfalarını birleştirir. Yarık, bu glikolitik enzimin ATP bağlayıcı bölgesini göstermektedir (Schneeberger, 1999).

reaksiyon

Glikozun katabolizmasından net bir ATP verimi elde etmek için önce ATP'yi tersine çevirmek gerekir..

Aşama sırasında, glikoz molekülünün 6 konumundaki alkol grubu, ATP'nin terminal fosfat grubu ile kolayca reaksiyona girerek, glikoz-6-fosfat ve ADP'yi oluşturur..

Kolaylık sağlamak için fosforil grubu (PO32-) Ⓟ ile temsil edilir. Serbest enerjideki azalma çok büyük olduğu için, bu reaksiyon fizyolojik koşullar altında neredeyse geri döndürülemez.

Hayvanlarda, glukoz 6-fosfat üreten bu glikoz fosforilasyonu iki farklı enzim tarafından katalize edilir.

Çoğu hücrede, glukoz için yüksek afiniteye sahip bir heksokinaz reaksiyonu üretir.

Ek olarak karaciğer, reaksiyona girmeden önce çok daha yüksek bir konsantrasyonda glikoz gerektiren bir glukokinaz (hekzokinazın izoform IV) içerir..

Glukokinaz yalnızca kanda glikoz konsantrasyonu anormal derecede yükseldiğinde, acil durumlarda çalışır (Kornberg, 2013).

düzenleme

Glikolizde, hekzokinaz, fosfodruktokinaz ve piruvat kinaz tarafından katalizlenen reaksiyonlar pratik olarak geri dönüşsüzdür; bu nedenle, bu enzimlerin hem düzenleyici hem de katalitik rolleri olması beklenir. Aslında, her biri bir kontrol sitesi olarak hizmet ediyor.

Heksokinaz, ürünü olan glukoz 6-fosfat ile inhibe edilir. Bu molekülün yüksek konsantrasyonları, hücrenin artık enerji için, glikojen olarak depolamak için veya bir biyosentetik öncü kaynağı olarak depolanması için glikoz gerektirmediğini ve glikozun kanda kalacağını göstermektedir.

Örneğin, fosfokruktokinaz inaktif olduğunda, fruktoz 6-fosfatın konsantrasyonu artar.

Buna karşılık, glukoz 6-fosfat seviyesi artar çünkü fruktoz 6-fosfat ile dengededir. Bu nedenle, fosföfruktokinazın inhibisyonu, hekzokinazın inhibisyonuna yol açar.

Bununla birlikte, karaciğer, kan glukoz seviyelerinin bir monitörü olarak rolüne uygun olarak, glukoz-6-fosfat tarafından inhibe edilmeyen, glukokinaz adı verilen özel bir heksokinaz izozimine sahiptir (Berg JM, 2002.)..

Hexokinase vs glukokinaz

Hexokinase, I, II, III ve IV olarak adlandırılan dört farklı izoforma sahiptir. Heksokinaz izoformları I, II ve III, yaklaşık 100.000 moleküler ağırlığa sahiptir ve çoğu durumda monomerdir..

İzoform I-III'ün amino asit dizileri% 70 ile aynıdır. Öte yandan, I-III izoformlarının N- ve C-terminal yarıları, muhtemelen gen çoğalması ve füzyonunun bir sonucu olarak benzer amino asit dizilerine sahiptir..

Heksokinazın (glukokinaz) izoformu IV, maya heksokinazınkine benzer şekilde 50.000 moleküler ağırlığa sahiptir. Glukokinaz, I-III izoformlarının N ve C-terminal yarılarıyla önemli bir dizi benzerliği gösterir.

Sekans benzerliklerine rağmen, hekzokinaz izoformlarının fonksiyonel özellikleri önemli ölçüde farklılık gösterir..

İzoform I (bundan sonra heksokinaz I), beyindeki ve kırmızı kan hücrelerinde glikolizin sınırlama aşamasını düzenler.

Reaksiyon ürünü, glukoz-6-fosfat (Gluk-6-P), mikromolar seviyelerde hem I hem II izoformlarını (ancak IV izoformu değil) inhibe eder.

Bununla birlikte, inorganik fosfat (Pi), Gluc-6-P'nin heksokinaz I'den inhibisyonunu hafifletir..

Heksokinaz I'in C-terminal alanı, katalitik aktiviteye sahiptir, N-terminal alanı ise hiçbir aktivitesine sahip değildir, ancak ürünün Pi'nin pozitif allosterik düzenlemesine katılmaktadır..

Buna karşılık, hem C hem de N-terminal parçaları izoform II'de karşılaştırılabilir katalitik aktiviteye sahiptir.

Bu nedenle, heksokinaz izoformları arasında, serebral heksokinaz, Pi'nin fizyolojik seviyelerinin, Gluc-6-P'nin fizyolojik seviyeleri nedeniyle inhibisyonu tersine çevirebildiği benzersiz düzenleyici özellikler sergiler (Alexander E Aleshin, 1998)..

Heksokinaz tip I, II ve III, glukoz, fruktoz ve mannoz dahil olmak üzere çeşitli heksoz şekerlerini fosforile edebilir ve bu nedenle bir dizi metabolik yolda bulunur (Glikoliz enzimleri, S.F.).

Karaciğer glukokinazı diğer izoformlardan üç açıdan farklıdır:

• D-glikoz için spesifiktir ve diğer heksozlarla etki etmez
• Glikoz 6-fosfat tarafından inhibe edilmez
• Alt tabakaya daha düşük afinite veren diğer izoformlardan (10mM - 0.1mM) daha yüksek bir Km değerine sahiptir..

Kan şekeri konsantrasyonu yüksek olduğunda, örneğin karbonhidratlar bakımından yüksek bir yemekten sonra hepatik glukokinaz devreye girer.

Glukokinaz başka bir açıdan çok önemlidir: diabetes mellitus hastalıkta eksiktir.

Bu hastalıkta, pankreas normal miktarda insülin salgılamakta başarısız olur, kan şekeri çok yüksektir ve çok az karaciğer glikojen oluşur (Lehninger, 1982).

referanslar

1. Alexander E Aleshin, Z.G. (1998). Heksokinazın düzenlenme mekanizması: glukoz ve glukoz-6-fosfat ile komplekslenmiş rekombinant insan beyni heksokinazın kristal yapısından yeni görüşler. Yapı, Cilt 6, Sayı 1, 15, 39-50. 
2. Berg JM, T. J. (2002.). 5. baskı. New York :: G H Freeman.
3. Glikoliz enzimleri. (S.F.). Ebi.ac.uk adresinden kurtarıldı.
4. Kornberg, H. (2013, 22 Mayıs). Metabolizma. Britannica.com adresinden kurtarıldı.
5. Lehninger, A.L. (1982). Biyokimyanın İlkeleri. New York: Worth Yayınevi, Inc.
6. Schneeberger, B. M. (1999). Heksokinaz. Chem.uwec.edu'dan alındı.
7. Schroering, K. (2013, 20 Şubat). Heksokinazın Yapısı ve Mekanizması. Proteopedia.org sitesinden kurtarıldı.