헥소 키나제 (HK)는 거의 모든 생물, 원핵 생물과 진핵 생물 모두에서 당분 해 경로의 첫 번째 반응을 촉매하는 효소이다. 포스 포릴 그룹을 글루코스로 전달하여 글루코스 -6P를 생성하는 역할을하지만, 다른 당 헥 소스 (6 개의 탄소 원자)를 인산화 할 수도 있습니다.
이 효소는 포도당 키나아제 효소 (인포 릴기를 포도당과 같은 기질로 전달하는 효소)의 두 가지 계열 중 하나로 분류됩니다. 헥소 키나아제 (HK) 계열은 구성원이 HK 그룹으로 알려진 세 가지 그룹으로 세분됩니다. 그룹 A와 그룹 B.
효소 hexokinase에 의해 촉매 된 반응 (출처 : Wikimedia Commons를 통한 Jmun7616)
HK 계열에 속하는 효소는 포스 포릴 기 공여자 분자로서 ATP를 희생하여 포도당을 인산화하는 특징이 있으며, 그 구성원은 주로 분자량 및 기질 특이성면에서 서로 다릅니다.
HK 그룹에는 진핵 생물의 효소 (ATP : D-hexose 6-phosphotransferases)가 포함되며 그룹 A는 그람 음성 박테리아, 시아 노 박테리아, 아 미토콘드리아 산 원생 생물 및 트리파노소마 티드의 효소로 대표되며 그룹 B에는 효소가 포함됩니다. 그람 양성균과 크레나 케아 유기체의.
그룹 A와 B의 효소는 포도당을 독점적으로 인산화 할 수 있기 때문에 글루코 키나아제 (GlcKs)라고도 알려져 있습니다.이 효소를 ATP : D- 글루코스 6- 포스 포 트랜스퍼 라 아제라고합니다.
해당 효소로서 헥소 키나아제는 대사 적 중요성이 매우 큰데, 헥소 키나아제가 없으면이 중요한 경로는 불가능하고 많은 포유류의 뇌 및 근육 세포와 같이 탄수화물 소비에 크게 의존하는 세포는 일반.
구조
나중에 볼 수 있듯이 포유류와 다른 척추 동물 (효모와 같은 단세포 유기체)에는 다양한 유형의 헥소 키나제 효소가 존재합니다. 포유류에는 4 가지가 설명되어 있습니다 : 동형 I, II, III 및 IV.
처음 세 개의 isozyme은 100kDa의 분자량을 가지고 있지만 isozyme IV는 50kDa를 가지고 있습니다. 이러한 동종 효소 (특히 I-III)는 C- 및 N- 말단과 헥소 키나제 계열의 다른 구성원과 관련하여 서로 높은 서열 유사성을 나타냅니다.
이들 효소의 N- 말단 도메인은 "조절"도메인으로 간주되는 반면, 촉매 활성은 C- 말단 도메인에 의해 수행됩니다 (포유 동물 HK II는 두 도메인 모두에서 활성 부위를 가짐).
N- 말단 도메인은 알파 나선을 통해 C- 말단 도메인에 연결되며, 각각의 분자량은 대략 50kDa이고 포도당에 대한 결합 부위를 가지고 있습니다.
효소 헥소 키나제에 대한 유도 적합 모델 (두 기질 : ATP 및 포도당과 관련하여) (출처 : Wikimedia Commons를 통한 Thomas Shafee)
이들 효소의 3 차 구조는 본질적으로 알파 나선과 혼합 된 β- 접힌 시트로 구성되며, 그 비율은 해당 효소와 종에 따라 다릅니다. 헥소 키나아제의 다른 기질 인 ATP의 결합 부위는 일반적으로 5 개의 β 시트와 2 개의 알파 나선으로 구성됩니다.
풍모
헥소 키나아제는 해당 경로의 첫 번째 단계를 촉매하여 세포 내부의 포도당 인산화를 매개하기 때문에 대부분의 생명체의 탄수화물 대사에서 초월적인 기능을합니다.
ATP (공여자)에서 포도당으로 포스 포릴기를 전달하여 포도당 6- 인산과 ADP를 생성하는이 첫 번째 해당 과정 단계는 ATP 형태의 두 에너지 투자 단계 중 첫 번째 단계입니다.
더욱이, 헥소 키나제에 의해 촉매되는 반응은 후속 처리를위한 포도당의 "활성화"단계이며, 이렇게 인산화 된 포도당이 막에서 통상적 인 수송 체에 의해 세포를 떠날 수 없기 때문에 "약속"단계를 나타낸다. 혈장.
헥소 키나아제에 의해 촉매되는 반응의 산물, 즉 글루코스 6- 포스페이트는 많은 동물에서 5 탄당 포스페이트 경로와 글리코겐 합성에 사용되는 첫 번째 기질이기 때문에 분기점입니다. 식물의 전분).
식물에서
식물에서 헥소 키나아제의 기능은 동물이나 미생물의 기능과 크게 다르지 않지만, 고등 식물에서는이 효소가 당 농도의 "센서"역할도합니다.
이러한 유기체에서이 기능의 중요성은 다음과 같은 다양한 대사 과정에 관여하는 유전자의 발현에 대한 조절 인자로서 당의 참여와 관련이 있습니다.
-광합성
-글리 옥실 레이트 회로
-호흡
-전분과 자당의 분해 또는 합성
-질소 대사
-병원체 방어
-세포주기 조절
-치유 반응
-착색
-노화 등.
세포 내 포도당 양의 "센서"로서의 헥소 키나아제의 이러한 기능은 효모와 포유류에 대해서도 설명되었습니다.
모양
자연에는 다양한 형태의 헥소 키나아제가 있으며 이는 근본적으로 고려되는 종에 따라 다릅니다.
예를 들어 사람과 다른 척추 동물에서 세포질 구획에 효소 헥소 키나아제의 4 가지 다른 동형이 존재하는 것이 입증되었으며, 이는 로마 숫자 I, II, III 및 IV로 표시되었습니다.
Isoenzymes I, II 및 III는 분자량이 100kDa이고 반응 생성물 (포도당 6- 포스페이트)에 의해 억제되며 포도당과 매우 관련이 있습니다. 즉, Km 상수가 매우 낮습니다. 그러나 이러한 효소는 기질 특이성이 좋지 않아 과당 및 만노스와 같은 다른 헥 소스를 인산화 할 수 있습니다.
글루코 키나제 (GlcK)로도 알려진 이소 엔자임 IV는 분자량이 50kDa에 불과하며 관련성이 낮음에도 불구하고 (높은 Km 값) 기질로서 글루코스에 대한 높은 특이성을 가지며 이에 영향을받지 않습니다. 다른 세 가지 동종 효소보다 조절 메커니즘.
글루코 키나아제 (많은 포유류의 헥소 키나아제의 이소 엔자임 IV)는 주로 간에서 발견되며 순환하는 혈액에서이 기질의 변화에 반응하여 포도당 소비율을 "조정"하는 데이 기관을 돕습니다.
동물에서 헥소 키나제 I, II 및 III를 암호화하는 세 가지 유전자는 게놈에서 복제되고 융합 된 동일한 50kDa 조상을 갖는 것으로 보이며, 이는 I 형과 I 형의 촉매 활성이 관찰 될 때 분명해 보입니다. III는 C- 단자에만 있습니다.
참고 문헌
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