ما هو هيكسوكيناز؟

ال هيكسوكيناز هو بروتين يصنف في المجموعة الرئيسية من إنزيم ترانسفيراز ، حيث أنه مهم للغاية في عملية التمثيل الغذائي للكائنات الحية. 

إن هيكسوكيناز هو أول إنزيم في مسار التحلل ، ويحول الجلوكوز إلى جلوكوز - 6 - فوسفات. يستخدم ATP في فسفوريلات مجموعة 6-هيدروكسيل من الجلوكوز ، ويتم تثبيته بواسطة منتجه ، الجلوكوز - 6 - الفوسفات. كما أنه يعاني من التنظيم الخيفي الإيجابي بواسطة الفوسفات.

وهكذا ، فإن hexokinase ينظم تدفق الجلوكوز في استقلاب الطاقة في الدماغ وخلايا الدم الحمراء.

يرتبط الجلوكوز - 6 - الفوسفات والجلوكوز بالتآزر مع هيكسوكيناز ، وكذلك الجلوكوز والفوسفات غير العضوي.

يلعب الفوسفات دورًا صغيرًا في تنظيم هكسوكيناز أثناء التنفس ، نظرًا لأن تحلل الغلوكوز محدود بسبب الإمداد بالجلوكوز..

خلال فترات الحرمان من الأكسجين ، يجب أن يأتي المزيد من الـ ATP من تحلل السكر لأن البيروفات تشكل حمض اللبنيك بدلاً من دخول دورة Kreb.

عندما يكون تركيز الجلوكوز خارج الخلية حوالي 5 ملي مولار ، فإن التدفق عبر مسار التحليل يؤدي إلى زيادة السعة بنسبة 100٪..

يحدث هذا كلما نقل الجلوكوز في أنسجة المخ يزيد من تركيزات الجلوكوز داخل الخلايا 50 مرة وهناك آلية للتعويض عن الآثار المثبطة من الجلوكوز 6 فوسفات على هيكسوكيناز.

خصائص hexokinase

Hexokinase هو متجانس متجانس كبير يتكون من 920 من الأحماض الأمينية في كل سلسلة. نظرًا لأن كلا الخيوط متطابقة ، سيتم ملاحظة سلسلة.

فيما يلي عرض للهيكل الملون من أفتح إلى أغمق في الطرف N إلى اتجاه C الطرفي.

يتكون الإنزيم من العديد من هيلات ألفا وأوراق بيتا. يتم تشكيل حلزونات ألفا بواسطة هيكل حلزوني ، وسيشير عن قرب إلى صفائح بيتا إلى أنها تشكل ورقة ألفا / بيتا مفتوحة.

إن Hexokinase قادر على الربط بين ليجينز ، الجلوكوز والجلوكوز 6 - الفوسفات. الجلوكوز مرتبط بحيث يمكن أن يحدث تحلل الغلوكوز ، ويربط الجلوكوز 6 فوسفات كمثبط للخصل. قد يكون من المفيد أيضًا رؤية هذا الهيكل في الاستريو (Schroering ، 2013).

يتضمن الهيكل العالي من hexokinase ورقة ألفا / بيتا مفتوحة. هناك الكثير من الاختلافات المرتبطة بهذا الهيكل.

يتكون من خمس أوراق بيتا وثلاثة هيلات ألفا. في ورقة ألفا / بيتا المفتوحة هذه ، أربعة من أوراق بيتا متوازية وواحدة في اتجاهات غير متوازية.

تقوم حلزونات ألفا وحلقات بيتا بتوصيل صفائح بيتا لإنتاج هذه الورقة المفتوحة ألفا / بيتا. يشير الشق إلى المجال الملزم لـ ATP لهذا الإنزيم السكري (Schneeberger، 1999).

رد فعل

من أجل الحصول على محصول ATP الصافي من هدم الجلوكوز ، من الضروري أولاً عكس ATP.

خلال المرحلة ، تتفاعل مجموعة الكحول في الموضع 6 من جزيء الجلوكوز بسهولة مع مجموعة الفوسفات الطرفي من ATP ، مكونة الجلوكوز 6 فوسفات و ADP.

للراحة ، يتم تمثيل مجموعة الفسفوريل (PO32-) ب Ⓟ. نظرًا لأن الانخفاض في الطاقة الحرة كبير جدًا ، فإن هذا التفاعل لا رجعة فيه تقريبًا في ظل الظروف الفسيولوجية.

في الحيوانات ، يتم تحفيز فسفرة الجلوكوز ، التي تنتج 6 فوسفات الجلوكوز ، بواسطة إنزيمين مختلفين.

في معظم الخلايا ، ينتج هيكسوكيناز ذي نسبة عالية من الجلوكوز رد الفعل.

بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي الكبد على جلوكوكيناز (isoform IV من hexokinase) ، مما يتطلب تركيزًا أعلى من الجلوكوز قبل أن يتفاعل.

الجلوكوكيناز يعمل فقط في حالات الطوارئ ، عندما يرتفع تركيز الجلوكوز في الدم إلى مستويات عالية بشكل غير طبيعي (Kornberg ، 2013).

تنظيم

في انحلال السكر ، تكون التفاعلات المحفزة بواسطة هيكسوكيناز ، فسفوفركوكتوكيناز وبيروفات كيناز لا رجعة فيها عملياً ؛ لذلك ، من المتوقع أن يكون لهذه الإنزيمات دور تنظيمي وحفاز. في الواقع ، كل واحد منهم بمثابة موقع السيطرة.

يحظر هيكسوكيناز بواسطة منتجه ، الجلوكوز 6 فوسفات. تشير التركيزات العالية لهذا الجزيء إلى أن الخلية لم تعد تحتاج إلى الجلوكوز للحصول على الطاقة أو لتخزينها مثل الجليكوجين أو كمصدر للسلائف الاصطناعية ، وسيتم ترك الجلوكوز في الدم..

على سبيل المثال ، عندما يكون فوسفو فركتوكيناز غير نشط ، يزداد تركيز الفركتوز 6 فوسفات.

في المقابل ، يزيد مستوى الجلوكوز 6 فوسفات لأنه في حالة توازن مع الفركتوز 6 فوسفات. لذلك ، يؤدي تثبيط فسفوفركتوكيناز إلى تثبيط هيكسوكيناز.

ومع ذلك، والكبد، وفقا لدورها كما رصد مستويات الجلوكوز في الدم، لديه دعا غلوكوكيناز ايزوزيم هيكسوكيناز المتخصصة لا تحول دون كتبها الجلوكوز 6 فوسفات (JM بيرغ، 2002).

هيكسوكيناز مقابل جلوكوكيناز

لدى Hexokinase أربعة أشكال مختلفة تسمى الأشكال I و II و III و IV. لها أشكال هرموكسيناز Hexokinase I و II و III لها أوزان جزيئية بحوالي 100000 وهي مونومرات في معظم الظروف.

متطابقات الأحماض الأمينية من الأشكال الإسوية I-III مماثلة لـ 70٪. من ناحية أخرى ، فإن نصفي الطرفان N و C في شكل I-III لهما تسلسل مشابه للأحماض الأمينية ، ربما نتيجة لتكرار الجينات والاندماج.

ويبلغ الوزن الجزيئي للإيزوفورم الرابع من هيكسوكيناز (الجلوكوكيناز) 50000 ، على غرار وزن هيكسوكيناز الخميرة. يُظهر الجلوكوكيناز تشابهاً ملحوظاً في التسلسل مع النصفين N و C للطراز الإسوي I-III.

على الرغم من أوجه التشابه في التسلسل ، تختلف الخصائص الوظيفية لنماذج الشكل السداسي إنز بشكل كبير.

ينظم Isoform I (يشار إليه فيما يلي باسم hexokinase I) خطوة الحد من تحلل السكر في المخ وخلايا الدم الحمراء.

منتج التفاعل ، الجلوكوز - 6 - الفوسفات (Gluc-6-P) ، يمنع كل من الأشكال الإسوية I و II (ولكن ليس IV isoform) على مستويات الميكرومولار.

ومع ذلك ، فإن الفوسفات غير العضوي (Pi) يخفف تثبيط Gluc-6-P من هيكسوكيناز I.

يمتلك مجال C-terminal من hexokinase I نشاطًا حفازًا ، في حين أن مجال N-terminal نفسه ليس له أي نشاط ، ولكنه يشارك في التنظيم الخيفي الإيجابي للمنتج بواسطة Pi.

في المقابل ، يكون لكل من الأجزاء الطرفية C و N نشاط حفاز مماثل في isoform II.

وهكذا، بين الأشكال الإسوية من هيكسوكيناز، هيكسوكيناز الدماغي يسلك خصائص تنظيمية فريدة في مستويات الفسيولوجية للبي يمكن عكس تثبيط بسبب المستويات الفسيولوجية للGluc - 6 - P (E اليشين الكسندر، 1998).

وhexokinases نوع I، II و III يمكن الفوسفات مجموعة متنوعة من السكريات هيكسوز، بما في ذلك الجلوكوز وسكر الفواكه والمانوز، وكما تشارك مثل في عدد من المسارات الأيضية (إنزيمات تحلل، وس. ف.).

يختلف الجلوكوكيناز في الكبد عن الأشكال الإسوية الأخرى في ثلاثة جوانب:

• وهو محدد بالنسبة للجلوكوز D ولا يعمل مع hexoses أخرى
• لا يحول دون الجلوكوز 6 فوسفات
• لديها كيلومتر واحد أعلى من الأشكال الإسوية الأخرى (10mM مقابل 0.1mM) والتي تعطي تقاربًا أقل للركيزة.

الجلوكوكيناز الكبدي يلعب دورًا عندما يكون تركيز السكر في الدم مرتفعًا ، على سبيل المثال ، بعد تناول وجبة غنية بالكربوهيدرات.

الجلوكوكيناز مهم للغاية في جانب آخر: مرض السكري يعاني من نقص في هذا المرض.

في هذا المرض ، يفشل البنكرياس في إفراز الأنسولين بكميات طبيعية ، نسبة الجلوكوز في الدم مرتفعة جدًا ويتشكل القليل جدًا من جليكوجين الكبد (Lehninger، 1982).

مراجع

1. ألكسندر أ. أليشين ، ز. ج. (1998). آلية تنظيم hexokinase: رؤى جديدة من التركيب البلوري لسداسي المخ في الدماغ البشري المؤتلف معقد مع الجلوكوز والجلوكوز - 6 - الفوسفات. الهيكل ، المجلد 6 ، العدد 1 ، 15 ، 39-50. 
2. Berg JM، T. J. (2002.). الطبعة الخامسة. نيويورك :: دبليو إتش فريمان.
3. إنزيمات تحلل السكر. (وس. ف.). تعافى من ebi.ac.uk.
4. Kornberg ، H. (2013 ، 22 مايو). الأيض. تعافى من britannica.com.
5. لينينغر ، A. L. (1982). مبادئ الكيمياء الحيوية. نيويورك: وورث الناشر ، وشركة.
6. Schneeberger، B. M. (1999). هيكسوكيناز. تم الاسترجاع من chem.uwec.edu.
7. شروينر ، ك. (2013 ، 20 فبراير). هيكل وآلية هيكسوكيناز. تعافى من proteopedia.org.