Il trasferimento catalizzato da un enzima di un gruppo fosforilico dall’ATP è una reazione importante in una grande varietà di processi biologici. La fosfofruttochinasi catalizza la fosforilazione del fruttosio-6-fosfato a fruttosio-1,6-bisfosfato, un passo chiave nella via glicolitica. È allostericamente inibita dall’ATP e allostericamente attivata dall’AMP, indicando così il fabbisogno energetico della cellula quando si sottopone alla via glicolitica. PFK esiste come omotetramero nei batteri e nei mammiferi (dove ogni monomero possiede 2 domini simili) e come ottomero nel lievito (dove ci sono 4 catene alfa (PFK1) e 4 beta (PFK2), quest’ultimo, come i monomeri dei mammiferi, possiede 2 domini simili). Questa proteina potrebbe utilizzare il modello morfeico di regolazione allosterica.
PFK è lunga circa 300 aminoacidi, e gli studi strutturali dell’enzima batterico hanno dimostrato che comprende due lobi simili (alfa/beta): uno coinvolto nel legame ATP e l’altro che ospita sia il sito di legame al substrato che il sito allosterico (un sito di legame regolatore distinto dal sito attivo, ma che influenza l’attività dell’enzima). Le identiche subunità del tetramero adottano 2 diverse conformazioni: in uno stato “chiuso”, lo ione magnesio legato collega i gruppi fosforilici dei prodotti dell’enzima (ADP e fruttosio-1,6-bisfosfato); e in uno stato “aperto”, lo ione magnesio lega solo l’ADP, poiché i 2 prodotti sono ora più distanti. Si pensa che queste conformazioni siano fasi successive di un percorso di reazione che richiede la chiusura della subunità per portare le 2 molecole sufficientemente vicine per reagire.
La reazione inversa è catalizzata dall’enzima Fruttosio-1,6-bisfosfatasi.
Famiglia delle fosfofruttochinasiEdit
PFK appartiene alla famiglia delle fosfofruttochinasi B (PfkB) delle chinasi dello zucchero. Altri membri di questa famiglia (conosciuta anche come la famiglia delle ribochinasi) includono la ribochinasi (RK), l’adenosina chinasi (AK), l’inosina chinasi e la 1-fosfruttochinasi. I membri della famiglia PfkB/RK sono identificati dalla presenza di tre motivi di sequenza conservati. Le strutture di diverse proteine della famiglia PfK sono state determinate da diversi organismi e l’attività enzimatica di questa famiglia di proteine mostra una dipendenza dalla presenza di ioni pentavalenti. PFK si trova in versioni isoformi nel muscolo scheletrico (PFKM), nel fegato (PFKL), e dalle piastrine (PFKP), permettendo l’espressione e la funzione tessuto-specifica. Si ipotizza ancora che le isoforme possano avere un ruolo nei tassi glicolitici specifici negli ambienti specifici dei tessuti in cui si trovano. È stato riscontrato nell’uomo che alcune linee cellulari tumorali umane avevano una produttività glicolitica aumentata e correlata all’aumento della quantità di PFKL.