피루 베이트 키나아제 ( Pyk와는 ) 분자의 합성 결과 ADP의 분자를 포스 (PEP) 한 분자의 포스페이트 그룹의 비가역적인 전송을 포함 당분 경로의 최종 단계를 촉매하는 효소이다 ATP 및 다른 피루브산 또는 피루 베이트.
따라서 생성 된 피루 베이트는 이후에 다양한 이화 작용 및 동화 작용 (생합성) 경로에 참여합니다. 탈 카복실 화하여 아세틸 -CoA를 생성하거나, 카복실 화하여 옥 살로 아세테이트를 생성하고, 트랜스 아미 네이트를 생성하여 알라닌을 생성하거나, 산화되어 젖산을 생성하거나, 합성을위한 글루코 네오 제네시스로 유도 될 수 있습니다. 포도당.
효소 pyruvate kinase에 의해 촉매 된 반응 (출처 : Noah Salzman via Wikimedia Commons)
이 효소는 해당 과정에 참여하기 때문에 단세포 및 다세포 유기체의 탄수화물 대사에 매우 중요하며,이를 에너지를 얻기위한 주요 이화 경로로 사용합니다.
에너지 생산을 위해 해당 과정에 엄격히 의존하는 세포의 예는 포유류 적혈구의 세포로,이 경로에 관여하는 효소의 결핍은 상당히 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
구조
피루 베이트 키나제 효소의 네 가지 동형이 포유류에서 설명되었습니다.
- 근육에 전형적인 PKM1
- PKM2 만 태아 (동일한 메신저 RNA의 다른 처리의 두 제품)에서
- 간에 존재하는 PKL 및
- 적혈구에 존재하는 PKR (둘 다 동일한 유전자 PKLR에 의해 암호화되지만 다른 프로모터에 의해 전사 됨).
그러나 자연의 다양한 피루 베이트 키나제 효소 (포유류의 4 개 포함)의 구조에 대해 수행 된 분석은 활성 부위의 구조 및 조절 메커니즘과 관련하여 일반적인 구조에서 큰 유사성을 보여줍니다.
일반적으로 이것은 분자량이 200kDa 인 효소로, 4 개의 동일한 단백질 단위, 50 또는 60kDa 이하의 4 량체 구조를 특징으로하며, 각각은 4 개의 도메인, 즉 :
-N- 말단에 작은 나선형 도메인 (박테리아 효소가 없음)
-8 개의 접힌 β 시트와 8 개의 α 나선의 토폴로지로 식별되는 " A " 도메인
-A " B " 도메인 , 접힌 베타 시트 번호 3과 도메인 "A"의 알파 나선 번호 3 사이에 삽입
-α + β 토폴로지가있는 " C " 도메인
피루 베이트 키나제 효소의 분자 구조 (출처 : Wikimedia Commons를 통해 European Bioinformatics Institute의 Jawahar Swaminathan 및 MSD 직원)
다른 유기체의 피루 베이트 키나제 사량 체에서 활성 부위, 이펙터 부위 및 아미노산 결합 부위의 세 부위가 검출되었습니다. 이들 효소의 활성 부위는 도메인 C에 속하는 "이펙터 부위"부근의 도메인 A와 B 사이에 위치합니다.
4 량체에서 C 도메인은 "작은"인터페이스를 형성하고 A 도메인은 더 큰 인터페이스를 형성합니다.
함수
이미 언급했듯이, 피루 베이트 키나아제는 해당 경로의 마지막 단계, 즉 포스 포에 놀 피루 베이트 (PEP)에서 ADP 분자로 인산기를 전달하여 ATP 및 피루 베이트 또는 피루브산 분자를 생성하는 촉매 작용을합니다.
이 효소에 의해 촉매되는 반응의 산물은 다양한 대사 상황에서 가장 중요합니다. 피루 베이트는 다양한 방법으로 사용할 수 있습니다.
-호기성 조건, 즉 산소가있는 상태에서 피루 베이트 탈수소 효소 복합체로 알려진 효소의 기질로 사용되어 탈 카르 복 실화되고 미토콘드리아에서 크렙스 회로에 들어갈 수있는 분자 인 아세틸 -CoA로 전환 될 수 있습니다. 또는 예를 들어 지방산 생합성과 같은 다른 동화 경로에 참여합니다.
-산소가 없거나 혐기 생물이없는 경우, "젖산 발효"라는 과정을 통해 젖산을 생산 (산화)하기 위해 효소 젖산 탈수소 효소에 의해 피루 베이트가 사용될 수 있습니다.
-또한, 피루 베이트는 포도당 생성을 통해 포도당으로, 알라닌 트랜스 아미나 제를 통해 알라닌으로, 피루 베이트 카복실 라제 등을 통해 옥 살로 아세테이트로 전환 될 수 있습니다.
이 효소에 의해 촉매되는 반응에서 ATP의 순 합성도 발생한다는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 이는 해당 분해에 대해 설명되어 각 포도당 분자에 대해 2 분자의 피루 베이트와 2 분자의 ATP를 생성합니다.
따라서 이러한 관점에서 피루 베이트 키나아제 효소는 세포 대사의 여러 측면에서 근본적인 역할을하므로 많은 인간 병원체의 치료 표적으로 사용되며 그중 여러 원생 동물이 두드러집니다.
규제
피루 베이트 키나아제는 포도당 분해 경로에서 생성되는 마지막 화합물 인 피루 베이트를 형성하기 때문에 세포 대사의 관점에서 매우 중요한 효소입니다.
피루 베이트 키나아제는 전체 해당 과정에서 가장 많이 규제되는 세 가지 효소 중 하나 일뿐만 아니라 (다른 두 가지는 헥소 키나아제 (HK)와 포스 포프 럭토 키나아제 (PFK)) 대사 흐름과 생산을 조절하는 데 매우 중요한 효소입니다. 해당 과정을 통한 ATP의.
이는 기질 중 하나 인 포스 포에 놀 피루 베이트 (동질성 조절)와 기타 모노 및 이인 산화 당에 의해 활성화되지만, 그 조절은 고려되는 동종 효소 유형에 따라 달라집니다.
일부 과학 문헌은이 효소의 조절이 "다중 도메인"구조에 의존한다고 제안합니다. 그 활성화는 서브 유닛 도메인의 일부 회전과 활성 부위의 기하학적 변화에 따라 달라지기 때문입니다.
많은 유기체에서 피루 베이트 키나제의 알로 스테 릭 활성화는 과당 1,6- 비스 포스페이트 (F16BP)에 의존하지만 식물 효소에는 해당되지 않습니다. 다른 효소는 또한 cyclic AMP와 glucose 6-phosphate에 의해 활성화됩니다.
또한 연구 된 대부분의 피루 베이트 키나아제의 활성은 칼륨 (K +)과 같은 1가 이온과 마그네슘 (Mg + 2) 및 망간 (Mn + 2)과 같은 2가 이온의 존재에 크게 의존하는 것으로 나타났습니다. ).
금지
피루 베이트 키나아제는 주로 생리적 알로 스테 릭 이펙터에 의해 억제되므로 이러한 과정은 다른 종간에 그리고 심지어 동일한 유기체의 세포와 조직 유형 간에도 상당히 다릅니다.
많은 포유류에서 글루카곤, 에피네프린 및 cAMP는 인슐린에 의해 상쇄 될 수있는 효과 인 피루 베이트 키나제 활성에 대한 억제 효과가 있습니다.
또한, 페닐알라닌과 같은 일부 아미노산은 뇌에서이 효소에 대한 경쟁적 억제제 역할을 할 수 있음이 밝혀졌습니다.
참고 문헌
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