Ang hexokinase (HK) ay ang enzyme na catalyzes ang unang reaksyon ng glycolytic pathway sa halos lahat ng mga nabubuhay na organismo, parehong prokaryotes at eukaryotes. Ito ay may pananagutan sa paglilipat ng isang pangkat na phosphoryl sa glucose, na gumagawa ng glucose-6P, bagaman maaari rin itong posporus na ibang mga sugars hexoses (6 carbon atoms).
Ang enzyme na ito ay inuri sa loob ng isa sa dalawang pamilya ng glucose kinase enzymes (mga enzyme na naglilipat ng mga pangkat na phosphoryl sa mga substrate tulad ng glucose): ang hexokinase (HK) pamilya, na ang mga miyembro ay nahahati sa tatlong magkakaibang grupo na kilala bilang ang pangkat ng HK, ang pangkat A at pangkat B.
Ang reaksyon ay na-catalyzed ng enzyme hexokinase (Pinagmulan: Jmun7616 sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)
Ang mga enzyme na kabilang sa pamilyang HK ay nailalarawan sa pamamagitan ng phosphorylating glucose sa gastos ng ATP bilang isang molekula ng donor na grupo ng phosphoryl, at ang mga miyembro nito ay naiiba sa bawat isa higit sa lahat na may kinalaman sa kanilang timbang ng molekula at pagtutukoy sa substrate.
Kasama sa pangkat ng HK ang mga enzymes ng eukaryotic organism (ATP: D-hexose 6-phosphotransferases), habang ang pangkat A ay kinakatawan ng mga enzyme ng gramo-negatibong bakterya, cyanobacteria, mga prototiko amitochondriate at trypanosomatids, at pangkat B ay naglalaman ng mga enzymes ng mga bacteria-positibong bakterya at mga organismo ng crenachea.
Ang mga enzyme ng mga pangkat A at B ay kilala rin bilang glucokinases (GlcKs), dahil ang mga ito ay may kakayahang eksklusibong phosphorylating glucose, na ang dahilan kung bakit ang mga enzyme na ito ay tinatawag na ATP: D-glucose 6-phosphotransferases.
Bilang isang glycolytic enzyme, ang hexokinase ay may mahusay na metabolic kahalagahan, dahil kung wala ito mahalagang landas na ito ay hindi magiging posible at ang mga cell na lubos na nakasalalay sa pagkonsumo ng karbohidrat, tulad ng utak at mga selula ng kalamnan ng maraming mga mammal, ay magkakaroon ng malubhang pag-andar sa pag-andar at physiological impediment sa pangkalahatan.
Istraktura
Tulad ng makikita sa ibang pagkakataon, ang iba't ibang uri ng hexokinase enzymes ay umiiral sa mga mammal at iba pang mga vertebrates (pati na rin sa mga unicellular organismo tulad ng lebadura). Apat na ang inilarawan sa mga mamalya: isoforms I, II, III at IV.
Ang unang tatlong isozyma ay may 100 kDa molekular na timbang, ngunit ang isozyme IV ay may 50 kDa. Ang mga isoenzymes (lalo na ang I-III) ay nagpapakita ng pagkakasunud-sunod na pagkakapareho sa bawat isa tungkol sa kanilang C- at N-termini, pati na rin sa iba pang mga miyembro ng pamilyang hexokinase.
Ang domain ng N-terminal ng mga enzim na ito ay itinuturing na "regulasyon" domain, habang ang aktibidad ng catalytic ay isinasagawa ng C-terminal domain (ang mammalian HK II ay may mga aktibong site sa parehong mga domain).
Ang domain ng N-terminal ay naka-link sa domain ng C-terminal sa pamamagitan ng isang alpha helix, ang bawat isa ay humigit-kumulang na 50 kDa sa bigat ng molekular at may isang site na nagbubuklod para sa glucose.
Naipapakitang angkop na modelo para sa hexokinase ng enzyme (na may paggalang sa dalawang mga substrate nito: ATP at glucose) (Pinagmulan: Thomas Shafee sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)
Ang tersiyaryong istraktura ng mga enzymes ay mahalagang binubuo ng mga β-nakatiklop na mga sheet na halo-halong may alpha helices, ang proporsyon na kung saan ay magkakaiba sa paggalang sa enzyme at species na pinag-uusapan; Ang site na nagbubuklod para sa ATP, ang iba pang mga substrate para sa hexokinase, ay karaniwang binubuo ng limang β sheet at dalawang alpha helice.
Mga Tampok
Ang Hexokinase ay may function na transcendental sa metabolismo ng karbohidrat ng karamihan sa mga nabubuhay na nilalang, dahil pinoproseso nito ang unang hakbang ng landas ng glycolytic, na nagpapagitna sa phosphorylation ng glucose sa loob ng cell.
Ang unang hakbang na ito ng glycolysis, na binubuo ng paglipat ng isang pangkat na phosphoryl mula sa ATP (donor) hanggang glucose, na nagbubunga ng glucose 6-phosphate at ADP, ay ang una sa dalawang hakbang sa pamumuhunan ng enerhiya sa anyo ng ATP.
Bukod dito, ang reaksyon ay na-catalyzed ng hexokinase ay ang hakbang ng "activation" ng glucose para sa kasunod na pagproseso nito at kumakatawan sa isang hakbang ng "pangako", dahil ang glucose na ito ay phosphorylated ay hindi maaaring mag-iwan ng cell sa pamamagitan ng mga maginoo na transporters sa lamad. nakakapagod.
Ang produkto ng reaksyon ay na-catalyzed ng hexokinase, iyon ay, glucose 6-phosphate, ay isang puntong sanga, dahil ito ang unang substrate na ginamit sa landas ng pentose phosphate at sa synthesis ng glycogen sa maraming mga hayop (at ang almirol sa mga halaman).
Sa mga halaman
Ang pag-andar ng hexokinase sa mga halaman ay hindi naiiba sa mga hayop o microorganism, gayunpaman, sa mas mataas na halaman ang enzyme na ito ay gumana din bilang "sensor" ng konsentrasyon ng mga sugars.
Ang kahalagahan ng pag-andar na ito sa mga organismo na ito ay may kinalaman sa pakikilahok ng mga asukal bilang mga kadahilanan sa regulasyon sa pagpapahayag ng mga gene na kasangkot sa iba't ibang mga metabolic na proseso tulad ng:
- Photosynthesis
- Ang siklo ng glyoxylate
- Ang paghinga
- Ang pagkasira o synthesis ng starch at sucrose
- Nitrogen metabolismo
- Depensa laban sa mga pathogens
- Regulasyon ng siklo ng cell
- Ang tugon sa pagpapagaling
- Pigmentation
- Senescence, bukod sa iba pa.
Ang pag-andar na ito ng hexokinase bilang isang "sensor" ng dami ng intracellular glucose ay inilarawan din para sa lebadura at mammal.
Mga Hugis
Sa likas na katangian ay may iba't ibang mga anyo ng hexokinases at nakasalalay ito sa panimula ng mga species na isinasaalang-alang.
Sa mga tao at iba pang mga hayop ng vertebrate, halimbawa, ang pagkakaroon ng 4 na iba't ibang mga isoform ng enzyme hexokinase sa cytosolic kompartimento ay ipinakita, na ipinakilala ng mga Romanong numero I, II, III at IV.
Ang Isoenzymes I, II at III ay may bigat na molekular na 100 kDa, ay hinarang ng kanilang reaksyon na produkto (glucose 6-phosphate) at napaka may kaugnayan sa glucose, ibig sabihin, mayroon silang napakababang Km na pare-pareho. Gayunpaman, ang mga enzymes na ito ay may mahinang pagtutukoy ng substrate, na maaaring mag-phosphorylate ng iba pang mga hexoses tulad ng fructose at mannose.
Ang Isoenzyme IV, na kilala rin bilang glucokinase (GlcK), ay mayroong 50 kDa lamang sa timbang ng molekular at, sa kabila ng hindi magandang kaugnayan (mataas na mga halaga ng Km), mayroon itong isang mataas na detalye para sa glucose bilang isang substrate at hindi nasasakop sa kanila mga mekanismo ng regulasyon kaysa sa iba pang tatlong mga isoenzymes.
Ang Glucokinase (isoenzyme IV ng hexokinase ng maraming mga mammal) ay higit sa lahat ay matatagpuan sa atay at tumutulong sa organ na ito sa "pag-aayos" ng rate ng pagkonsumo ng glucose bilang tugon sa mga pagkakaiba-iba sa substrate na ito sa nagpapalipat-lipat na dugo.
Ang tatlong genes na code para sa hexokinase I, II at III sa mga hayop ay lumilitaw na magkapareho ng 50 kDa na ninuno na nadoble at pinagsama sa genome, na tila maliwanag kung napansin na ang catalytic na aktibidad ng mga form ko at Si III ay nakatira lamang sa pagtatapos ng C-terminal.
Mga Sanggunian
- Aronoff, SL, Berkowitz, K., Shreiner, B., & Gusto, L. (2004). Glucose metabolismo at regulasyon: lampas sa insulin at glucagon. Ang spectrum ng diabetes, 17 (3), 183-190.
- Harrington, GN, & Bush, DR (2003). Ang papel na ginagampanan ng hexokinase sa metabolismo at senyas ng glucose. Ang Cell Cell, 15 (11), 2493-2496.
- Jang, JC, León, P., Zhou, L., & Sheen, J. (1997). Ang Hexokinase bilang isang sensor ng asukal sa mas mataas na halaman. Ang Cell Cell, 9 (1), 5-19.
- Kawai, S., Mukai, T., Mori, S., Mikami, B., & Murata, K. (2005). Hypothesis: mga istruktura, ebolusyon, at ninuno ng mga kinases ng glucose sa pamilyang hexokinase. Journal of Bioscience and Bioengineering, 99 (4), 320–330.
- Mathews, KE (1998). Van Holde. Biochemistry.
- Wilson, JE (2003). Mga Isozymes ng mammalian hexokinase: istraktura, subcellular localization at metabolic function. Journal of Experimental Biology, 206 (12), 2049-2057.