Le transfert catalysé par une enzyme d’un groupe phosphoryle de l’ATP est une réaction importante dans une grande variété de processus biologiques. La phosphofructokinase catalyse la phosphorylation du fructose-6-phosphate en fructose-1,6-bisphosphate, une étape régulatrice clé de la voie glycolytique. Elle est allostériquement inhibée par l’ATP et allostériquement activée par l’AMP, indiquant ainsi les besoins énergétiques de la cellule lorsqu’elle emprunte la voie glycolytique. La PFK existe sous forme d’homotétramère chez les bactéries et les mammifères (où chaque monomère possède 2 domaines similaires) et sous forme d’octomère chez la levure (où il y a 4 chaînes alpha (PFK1) et 4 chaînes bêta (PFK2), ces dernières, comme les monomères des mammifères, possédant 2 domaines similaires). Cette protéine pourrait utiliser le modèle de régulation allostérique de la morphéine.
La PFK compte environ 300 acides aminés et les études structurales de l’enzyme bactérienne ont montré qu’elle comprend deux lobes (alpha/bêta) similaires : l’un impliqué dans la liaison à l’ATP et l’autre abritant à la fois le site de liaison au substrat et le site allostérique (site de liaison régulateur distinct du site actif, mais qui affecte l’activité de l’enzyme). Les sous-unités identiques du tétramère adoptent 2 conformations différentes : dans un état » fermé « , l’ion magnésium lié fait le pont entre les groupes phosphoryles des produits de l’enzyme (ADP et fructose-1,6-bisphosphate) ; et dans un état » ouvert « , l’ion magnésium ne lie que l’ADP, les 2 produits étant maintenant plus éloignés. On pense que ces conformations sont des étapes successives d’un chemin réactionnel qui nécessite la fermeture de la sous-unité pour rapprocher suffisamment les 2 molécules pour qu’elles réagissent.
La réaction inverse est catalysée par l’enzyme Fructose-1,6-bisphosphatase.
Famille des phosphofructokinasesModifié
La PFK appartient à la famille des phosphofructokinases B (PfkB) des sucres kinases. Les autres membres de cette famille (également connue sous le nom de famille des ribokinases) comprennent la ribokinase (RK), l’adénosine kinase (AK), l’inosine kinase et la 1-phosphofructokinase. Les membres de la famille PfkB/RK sont identifiés par la présence de trois motifs de séquence conservés. Les structures de plusieurs protéines de la famille PfK ont été déterminées à partir d’un certain nombre d’organismes et l’activité enzymatique de cette famille de protéines montre une dépendance à la présence d’ions pentavalents. On trouve des versions isoformes de la PFK dans les muscles squelettiques (PFKM), dans le foie (PFKL) et dans les plaquettes (PFKP), ce qui permet une expression et une fonction spécifiques aux tissus. On suppose toujours que les isoformes peuvent jouer un rôle dans les taux glycolytiques spécifiques dans les environnements spécifiques aux tissus dans lesquels ils se trouvent. Il a été constaté chez l’homme que certaines lignées cellulaires tumorales humaines présentaient une productivité glycolytique accrue et corrélée à l’augmentation de la quantité de PFKL.