Phosphofructokinase

酵素触媒によるATPからのリン酸基の移動は、様々な生物学的プロセスにおいて重要な反応である。 ホスホフルクトキナーゼは、フルクトース-6-リン酸からフルクトース-1,6-ビスリン酸へのリン酸化を触媒し、解糖系経路の重要な調節ステップとなる。 ATPによってアロステリックに阻害され、AMPによってアロステリックに活性化されることから、解糖経路を経る際に細胞が必要とするエネルギーが示される。 PFKは、細菌や哺乳類ではホモ4量体(各単量体が2つの類似ドメインを持つ)として、酵母では8量体(4つのα鎖(PFK1)と4つのβ鎖(PFK2)があり、後者は哺乳類の単量体と同様に、2つの類似ドメインを持つ)として存在している。

PFKは約300アミノ酸の長さで、細菌酵素の構造研究により、2つの類似した(α/β)ローブからなることが示されています。1つはATP結合に関与し、もう1つは基質結合部位とアロステリック部位(活性部位とは異なる調節結合部位、しかし酵素活性に影響を与える)の両方を収容しています。 同一の4量体サブユニットが2つの異なるコンフォメーションをとる。「閉じた」状態では、結合したマグネシウムイオンが酵素生成物(ADPとフルクトース-1,6-ビスリン酸)のリン酸基を橋渡しする。「開いた」状態では、マグネシウムイオンがADPのみを結合し、2つの生成物はさらに離れたところにある。

この逆反応は、フルクトース-1,6-ビスホスファターゼという酵素によって触媒されます。 このファミリーの他のメンバー(リボキナーゼファミリーとしても知られている)には、リボキナーゼ(RK)、アデノシンキナーゼ(AK)、イノシンキナーゼ、および1-ホスホフルクトキナーゼが含まれています。 PfkB/RKファミリーのメンバーは、3つの保存された配列モチーフの存在によって識別される。 多くの生物からいくつかのPfKファミリータンパク質の構造が決定されており、このファミリータンパク質の酵素活性は5価イオンの存在に依存することが示されている。 PFKは骨格筋(PFKM)、肝臓(PFKL)、血小板(PFKP)にアイソフォームが存在し、組織特異的な発現と機能を可能にしている。 このアイソフォームは、その組織特異的な環境において、特定の解糖速度に関与しているのではないかと推測されている。 ヒトでは、一部のヒト腫瘍細胞株で解糖速度が上昇し、PFKLの量の増加と相関があることが分かっている

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