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Fosfofructocinasa

La fosfofructocinasa ( PFK ) es una enzima quinasa que fosforila la fructosa 6-fosfato en la glucólisis . Función La transferencia de un grupo fosforilo del ATP catalizada por e...

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La fosfofructocinasa ( PFK ) es una enzima quinasa que fosforila la fructosa 6-fosfato en la glucólisis .

Función

La transferencia de un grupo fosforilo del ATP catalizada por enzimas es una reacción importante en una amplia variedad de procesos biológicos. [ 1 ] La fosfofructocinasa cataliza la fosforilación de la fructosa-6-fosfato a fructosa-1,6-bisfosfato , un paso regulador clave en la vía glucolítica . [ 2 ] [ 3 ] Es inhibida alostéricamente por el ATP y activada alostéricamente por el AMP , lo que indica las necesidades energéticas de la célula cuando atraviesa la vía glucolítica. [ 4 ] La PFK existe como un homotetrámero en bacterias y mamíferos (donde cada monómero posee 2 dominios similares ) y como un octámero en levaduras (donde hay 4 cadenas alfa (PFK1) y 4 cadenas beta (PFK2), esta última, al igual que los monómeros de mamíferos, posee 2 dominios similares [ 3 ] ). Esta proteína puede utilizar el modelo de morfeína de regulación alostérica . [ 5 ]

La PFK tiene aproximadamente 300 aminoácidos de longitud, y los estudios estructurales de la enzima bacteriana han demostrado que consta de dos lóbulos similares (alfa/beta): uno implicado en la unión del ATP y el otro que alberga tanto el sitio de unión del sustrato como el sitio alostérico (un sitio de unión regulador distinto del sitio activo, pero que afecta la actividad enzimática). Las subunidades tetraméricas idénticas adoptan dos conformaciones diferentes: en un estado "cerrado", el ion magnesio unido une los grupos fosforilo de los productos enzimáticos (ADP y fructosa-1,6-bisfosfato); y en un estado "abierto", el ion magnesio se une solo al ADP , [ 6 ] ya que los dos productos se encuentran ahora más separados. Se cree que estas conformaciones son etapas sucesivas de una vía de reacción que requiere el cierre de las subunidades para acercar las dos moléculas lo suficiente como para que reaccionen. [ 6 ]

La reacción inversa es catalizada por la enzima fructosa-1,6-bisfosfatasa.

Familia de la fosfofructocinasa

PFK pertenece a la familia de quinasas de azúcar fosfofructoquinasa B (PfkB) . [ 7 ] Otros miembros de esta familia (también conocida como familia de riboquinasa) incluyen riboquinasa (RK), adenosina quinasa (AK), inosina quinasa y 1-fosfofructoquinasa . [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] Los miembros de la familia PfkB/RK se identifican por la presencia de tres motivos de secuencia conservados . [ 7 ] [ 8 ] [ 10 ] Las estructuras de varias proteínas de la familia PfK se han determinado a partir de varios organismos y la actividad enzimática de esta familia de proteínas muestra una dependencia de la presencia de iones pentavalentes. [ 11 ] [ 7 ] [ 10 ] PFK se encuentra en versiones de isoformas en el músculo esquelético (PFKM), en el hígado (PFKL) y en plaquetas (PFKP), lo que permite la expresión y función específicas de los tejidos . Todavía se especula que las isoformas pueden desempeñar un papel en las tasas glucolíticas específicas en los entornos tisulares específicos en los que se encuentran. Se ha descubierto en humanos que algunas líneas celulares tumorales humanas tenían una productividad glucolítica aumentada y se correlacionaba con una mayor cantidad de PFKL. [ 12 ] [ 13 ]

Importancia clínica

La deficiencia de PFK conduce a la glucogenosis tipo VII (enfermedad de Tarui), un trastorno autosómico recesivo caracterizado por náuseas intensas, vómitos, calambres musculares y mioglobinuria en respuesta a episodios de ejercicio intenso o vigoroso. [ 3 ] Quienes la padecen generalmente pueden llevar una vida relativamente normal aprendiendo a ajustar sus niveles de actividad. [ 3 ]

Regulación

En los seres humanos existen dos enzimas fosfofructocinasas diferentes:

Véase también

Referencias

  1. ↑ Hellinga HW, Evans PR (1987). "Mutaciones en el sitio activo de la fosfofructocinasa de Escherichia coli". Nature . 327 (6121): 437– 439. Bibcode : 1987Natur.327..437H . doi : 10.1038/327437a0 . PMID 2953977. S2CID 4357039 .  
  2. ↑ Wegener G, Krause U (abril de 2002). "Diferentes modos de activación de la fosfofructocinasa, una enzima reguladora clave de la glucólisis, en el músculo vertebrado en actividad". Biochemical Society Transactions . 30 (2): 264– 270. doi : 10.1042/bst0300264 . PMID 12023862 . 
  3. 1 2 3 4 Raben N, Exelbert R, Spiegel R, Sherman JB, Nakajima H, Plotz P, Heinisch J (enero de 1995). " Expresión funcional de la fosfofructocinasa mutante humana en levadura: defectos genéticos en pacientes franco-canadienses y suizos con deficiencia de fosfofructocinasa" . American Journal of Human Genetics . 56 (1): 131– 141. PMC 1801305. PMID 7825568 .  
  4. ↑ Garrett R, Grisham R (2012). Bioquímica . Cengage Learning. pág. 585. ISBN  978-1133106296.
  5. ↑ Selwood T, Jaffe EK (marzo de 2012). " Homo -oligómeros disociativos dinámicos y el control de la función proteica" . Archives of Biochemistry and Biophysics . 519 (2): 131– 143. doi : 10.1016/j.abb.2011.11.020 . PMC 3298769. PMID 22182754 .  
  6. 1 2 Shirakihara Y, Evans PR (diciembre de 1988). "Estructura cristalina del complejo de fosfofructocinasa de Escherichia coli con sus productos de reacción". Journal of Molecular Biology . 204 (4): 973– 994. doi : 10.1016/0022-2836(88)90056-3 . PMID 2975709 . 
  7. 1 2 3 4 Park J, Gupta RS (septiembre de 2008). "Adenosina quinasa y riboquinasa: la familia de proteínas RK" . Cellular and Molecular Life Sciences . 65 (18): 2875– 96. doi : 10.1007/s00018-008-8123-1 . PMC 11131688. PMID 18560757. S2CID 11439854 .   
  8. 1 2 Bork P, Sander C, Valencia A (enero de 1993). "Evolución convergente de funciones enzimáticas similares en diferentes plegamientos proteicos: las familias de quinasas de azúcares hexoquinasa, riboquinasa y galactoquinasa" . Protein Science . 2 (1): 31– 40. doi : 10.1002/pro.5560020104 . PMC 2142297. PMID 8382990 .  
  9. ↑ Spychala J, Datta NS, Takabayashi K, Datta M, Fox IH, Gribbin T, Mitchell BS (febrero de 1996). "Clonación del ADNc de la adenosina quinasa humana: similitud de secuencia con las riboquinasas y fructoquinasas microbianas" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 93 (3): 1232– 7. Bibcode : 1996PNAS...93.1232S . doi : 10.1073/pnas.93.3.1232 . PMC 40062. PMID 8577746 .  
  10. 1 2 Maj MC, Singh B, Gupta RS (marzo de 2002). "La dependencia de iones pentavalentes es una propiedad conservada de la adenosina quinasa de diversas fuentes: identificación de un nuevo motivo implicado en la unión de iones fosfato y magnesio y la inhibición del sustrato". Biochemistry . 41 (12): 4059– 69. doi : 10.1021/bi0119161 . PMID 11900549 . 
  11. ↑ Sigrell JA, Cameron AD, Jones TA, Mowbray SL (febrero de 1998). "Estructura de la riboquinasa de Escherichia coli en complejo con ribosa y dinucleótido determinada a una resolución de 1,8 Å: perspectivas sobre una nueva familia de estructuras de quinasas" . Structure . 6 (2): 183–93 . doi : 10.1016/s0969-2126(98)00020-3 . PMID 9519409 . 
  12. ↑ Sola-Penna M, Da Silva D, Coelho WS, Marinho-Carvalho MM, Zancan P (noviembre de 2010). "Regulación de la 6-fosfofructo-1-quinasa tipo músculo de mamíferos y su implicación para el control del metabolismo" . IUBMB Life . 62 (11): 791–796 . doi : 10.1002/iub.393 . PMID 21117169 . 
  13. ↑ Ausina P, Da Silva D, Majerowicz D, Zancan P, Sola-Penna M (julio de 2018). "La insulina regula específicamente la expresión de las isoformas de la fosfofructocinasa hepática y muscular". Biomedicine & Pharmacotherapy . 103 : 228–233 . doi : 10.1016/j.biopha.2018.04.033 . PMID 29655163. S2CID 4874742 .  
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