Struktur, fungsi, peraturan, penghambatan piruvat kinase

Reaksi yang dikatalisis oleh enzim pyruvato kinase

Apa piruvat kinase?

Itu Piruvat kinase (Pyk) It is the enzyme that catalyzes the last step of the glycolytic route, which implies the irreversible transfer of the phosphate group of a phosphoenolpiruvate (PEP) molecule towards an ADP molecule, resulting in the synthesis of an ATP molecule and another of Pyruvic acid or piruvat.

Piruvat yang diproduksi kemudian berpartisipasi dalam berbagai rute katabolik dan anabolik (biosintetik): dapat didekarboksilasi untuk menghasilkan asetil-KOA, karboksilasi untuk menghasilkan oksalasetat, ditransaminasi untuk menghasilkan alanin, teroksidasi untuk menghasilkan asam laktat atau dapat diarahkan ke arah glukonenesis untuk synthesis dari sintesis. glukosa.

Karena berpartisipasi dalam glikolisis, enzim ini adalah yang paling penting untuk metabolisme karbohidrat dari banyak organisme, uniseluler dan multiseluler, yang menggunakan ini sebagai rute katabolik utama untuk mendapatkan energi.

Contoh sel glikolisis yang bergantung secara ketat untuk mendapatkan energi adalah eritrosit mamalia, di mana kekurangan enzim mana pun yang berpartisipasi dalam rute ini dapat memiliki efek negatif yang sangat negatif.

Struktur kinase piruvat

Pada mamalia empat isoform dari enzim piruvat kinase telah dijelaskan:

- Pkm1, Khas pada otot

- Pkm2, Hanya pada janin (kedua produk dari pemrosesan alternatif RNA messenger yang sama)

- Pkl, hadir di hati dan

- Pkr, hadir dalam eritrosit (keduanya dikodekan oleh gen yang sama, Pklr, tetapi ditranskripsikan oleh promotor yang berbeda).

Namun, analisis yang dilakukan pada struktur berbagai enzim piruvat kinase di alam (termasuk 4 mamalia ini) menunjukkan kesamaan besar dalam struktur umum, serta sehubungan dengan arsitektur situs aktif dan mekanisme pengaturan.

Dapat melayani Anda: Asosiasi Kolonial: Karakteristik, Jenis dan Contoh

Secara umum, ini adalah enzim dengan berat molekul 200 kDa, ditandai dengan struktur tetramerik yang terdiri dari 4 unit protein identik, kurang lebih 50 atau 60 kDa, dan masing -masing dengan 4 domain, yaitu:

- Domain spiral Kecil di ujung N-terminal (tidak ada dalam enzim bakteri)

- Domain "KE”, Diidentifikasi oleh topologi 8 irisan β terlipat dan 8 aula α

- Domain "B”, Dimasukkan antara lamina beta lipat nomor 3 dan domain domain alfa" A "domain

- Domain "C”, Yang memiliki topologi α+β

Struktur molekul enzim piruvat kinase

Tiga situs telah terdeteksi di tetramer piruvat kinase dari berbagai organisme: situs aktif, situs efektor dan situs pengikatan asam amino. Situs aktif enzim ini adalah antara domain A dan B, di dekat "situs efektor", yang termasuk dalam domain C.

Di tetrámero, domain D membentuk antarmuka "kecil", sementara domain dalam bentuk antarmuka yang lebih besar.

Fungsi kinase piruvat

Seperti yang telah disebutkan, piruvat kinase mengkatalisasi langkah terakhir dari rute glikolitik, yaitu transfer gugus fosfat dari fosfoenoliruvat (PEP) ke molekul ADP untuk menghasilkan ATP dan molekul asam piruvat atau piruvat piruvat.

Produk reaksi yang dikatalisis oleh enzim ini adalah yang paling penting untuk konteks metabolisme yang berbeda. Piruvat dapat digunakan dengan cara yang berbeda:

• Dalam kondisi aerobik, yaitu, dengan adanya oksigen, ini dapat digunakan sebagai substrat dari enzim yang dikenal sebagai piruvat dehidrogenase gratis, untuk didekarboksilasi dan berubah menjadi asetil-KoA, molekul yang dapat memasuki siklus Krebs di mitokondria, sebuah molekul yang dapat memasuki siklus KREBS di mitokondria, sebuah molekul yang dapat memasuki siklus Mitokondria, mitokondria, sebuah molekul yang dapat memasuki siklus KREBS di mitokondria, sebuah molekul yang dapat memasuki KREBS di mitokondria, sebuah molekul yang dapat memasuki siklus Mitokondria, mitokondria, sebuah molekul yang dapat memasuki siklus Mitokondria, mitokondria, sebuah molekul yang dapat memasuki siklus Mitokondria, mitokondria, sebuah molekul yang dapat memasuki KREBS di mitochondria atau berpartisipasi dalam rute anabolik lainnya seperti biosintesis asam lemak, misalnya.
• Dengan tidak adanya oksigen atau anaerobiosis, piruvat dapat digunakan oleh enzim laktat dehidrogenase untuk menghasilkan asam laktat (oksidasi) melalui proses yang dikenal sebagai "fermentasi laktat".
• Selain itu, piruvat dapat dikonversi menjadi glukosa melalui glukoneogenesis, menjadi alanin oleh transaminase alanin, dalam oksalasetat oleh karboksilase piruvat, dll.

Dapat melayani Anda: makromolekul: karakteristik, jenis, fungsi dan contoh

Penting untuk diingat bahwa dalam reaksi yang dikatalisis oleh enzim ini, sintesis bersih ATP terjadi yang dihitung untuk glikolisis, diproduksi oleh masing -masing molekul 2 molekul glukosa 2 molekul piruvat dan 2 ATP.

Dengan demikian, dari perspektif ini, enzim kinase piruvat memiliki peran mendasar dalam banyak aspek metabolisme seluler, begitu banyak, yang digunakan sebagai target terapi untuk banyak patogen manusia, di antaranya berbagai protozoa menonjol menonjol.

Peraturan

Kinase piruvat adalah enzim yang sangat penting dari sudut pandang metabolisme sel, karena itu adalah yang membentuk senyawa terakhir yang dihasilkan dari rute katabolisme glukosa: piruvat.

Selain menjadi salah satu dari tiga enzim yang paling diatur dari seluruh rute glikolitik (dua hexoquinase (HK) dan fosfofrucerachinase (PFK) lainnya), kinase piruvat adalah enzim yang sangat penting untuk pengendalian aliran metabolik dan produksi ATP adalah glikolisis.

Ini diaktifkan oleh fosfoenolpiruvat, salah satu substratnya (regulasi homotropik), serta oleh gula mono dan diposforilasi lainnya, meskipun regulasi tergantung pada jenis isoenzim yang dipertimbangkan.

Beberapa teks ilmiah menunjukkan bahwa regulasi enzim ini juga tergantung pada arsitektur "multidominium", karena aktivasinya tampaknya tergantung pada beberapa rotasi dalam domain subunit dan perubahan dalam geometri situs aktif.

Untuk banyak organisme, aktivasi árosterik dari kinase piruvat tergantung pada fruktosa 1,6-bifosfat (F16BP), tetapi ini tidak berlaku untuk enzim nabati. Enzim lain juga diaktifkan oleh AMP siklik dan glukosa 6-fosfat.

Dapat melayani Anda: tangan: karakteristik, struktur, fungsi

Selain itu, telah ditunjukkan bahwa aktivitas sebagian besar kinase piruvat yang dipelajari sangat tergantung pada keberadaan ion monovalen seperti kalium (K+) dan ion divalen seperti magnesium (Mg+2) dan mangan (MN+2).

Inhibisi

Kinase piruvat dihambat terutama oleh efektor fisiologis, sehingga proses ini sangat bervariasi antara spesies yang berbeda dan bahkan antara jenis sel dan jaringan dari organisme yang sama.

Pada banyak mamalia, glukagon, epinefrin, dan AMPC memiliki efek penghambatan pada aktivitas kinase piruvat, efek yang dapat diatasi dengan insulin.

Selain itu, telah terbukti bahwa beberapa asam amino seperti fenilalanin, dapat memiliki tindakan seperti inhibitor kompetitif untuk enzim ini di otak.