Hexoquinase

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Saltar ata a navegación Saltar á procura
Hexoquinase
Hexokinase 3O08.png
Estrutura cristalina da hexoquinase 1 do lévedo Kluyveromyces lactis.[1]
Identificadores
Número EC 2.7.1.1
Número CAS 9001-51-8
Bases de datos
IntEnz vista de IntEnz
BRENDA entrada de BRENDA
ExPASy vista de NiceZyme
KEGG entrada de KEGG
MetaCyc vía metabólica
PRIAM perfil
Estruturas PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Gene Ontology AmiGO / EGO
Identificadores
Símbolo HK1
Entrez 3098
HUGO 4922
OMIM 142600
RefSeq NM_000188
UniProt P19367
Outros datos
Locus Cr. 10 q22
Identificadores
Símbolo HK2
Entrez 3099
HUGO 4923
OMIM 601125
RefSeq NM_000189
UniProt P52789
Outros datos
Locus Cr. 2 p13
Identificadores
Símbolo HK3
Entrez 3101
HUGO 4925
OMIM 142570
RefSeq NM_002115
UniProt P52790
Outros datos
Locus Cr. 5 q35.2
Hexoquinase_1
PDB 1v4t EBI.jpg
estrutura cristalina da glicoquinase humana
Identificadores
Símbolo Hexokinase_1
Pfam PF00349
Pfam clan CL0108
InterPro IPR022672
PROSITE PDOC00370
SCOP 1cza
SUPERFAMILY 1cza
Hexoquinase_2
PDB 1bg3 EBI.jpg
hexoquinase tipo i do cerebro de rata en complexo coa glicosa e o inhibidor glicosa 6-fosfato
Identificadores
Símbolo Hexokinase_2
Pfam PF03727
Pfam clan CL0108
InterPro IPR022673
PROSITE PDOC00370
SCOP 1cza
SUPERFAMILY 1cza

A hexoquinase é un encima que fosforila hexosas (azucres de seis carbonos), formando hexosas fosfato. Na maioría dos organismos a glicosa é o substrato máis importante para as hexoquinases, e a glicosa 6-fosfato é o seu produto máis importante.

As hexoquinases normais non deberían confundirse coa glicoquinase, a cal é unha isoforma específica da hexoquinase presente en certos tecidos (principalmente no fígado). As outras hexoquinases poden fosforilar varias hexosas, pero a glicoquinase actúa cunha afinidade de substrato 50 veces menor e nas células só ten como substrato a glicosa.

Variación[editar | editar a fonte]

Descubríronse xenes que codifican a hexoquinase en todos os dominios da vida, en seres vivos tan variados como as bacterias, lévedos, plantas e humanos e outros vertebrados. Clasifícanse como proteínas con pregamento de actina, que comparten un núcleo do sitio de unión para o ATP común que está rodeado de secuencias máis variables que determinan as afinidades de substrato e outras propiedades.

Nunha mesma especie poden aparecer varias isoformas ou isoencimas da hexoquinase que teñen diferentes funcións.

Reacción[editar | editar a fonte]

As reaccións intracelulares mediadas polas hexoquinases poden ser tipificadas como:

Hexosa-CH2OH + MgATP2−
→ Hexosa-CH2O-PO2−
3
+ MgADP
+ H+

onde hexosa-CH2OH representa calquera hexosa (como a glicosa) que conteña un resto accesible -CH2OH. Acción da hexoquinase sobre a glicosa.

Consecuencias da fosforilación da hexosa[editar | editar a fonte]

A fosforilación dunha hexosa como a glicosa xeralmente fai que a hexosa quede limitada a realizar diversos procesos metabólicos intracelulares, como a glicólise ou síntese de glicóxeno. Isto débese a que as hexosas fosforiladas están cargadas (carga negativa do fosfato) e isto fai que sexa moi difícil que as transporten fóra da célula.

Tamaño das distintas isoformas[editar | editar a fonte]

A maioría das hexoquinases bacterianas teñen aproximadamente 50 kD. Os organismos pluricelulares como plantas e animais adoitan ter máis dunha isoforma de hexoquinase. A maioría son de aproximadamente 100 kD de tamaño e constan de dúas metades (N e C terminal), que comparten moita homoloxía de secuencias. Isto suxire que tiveron unha orixe evolutiva por duplicación e fusión dunha hexoquinase ancestral de 50kD similar á das bacterias.

Tipos de hexoquinase de mamíferos[editar | editar a fonte]

Hai catro isoencimas hexoquinases de mamíferos importantes (Número EC 2.7.1.1) que varían en localizacións subcelulares e cinética con respecto a diferentes substratos e condicións, e funcións fisiolóxicas. Desígnanse como hexoquinases I, II, III, e IV ou hexoquinases A, B, C, e D.

Hexoquinases I, II, e III[editar | editar a fonte]

As hexoquinases I, II, e III denomínanse isoencimas de "baixa Km" porque teñen unha alta afinidade pola glicosa mesmo a baixas concentracións (por debaixo de 1 mM). As hexoquinases I e II seguen a cinética de Michaelis-Menten a concentracións fisiolóxicas dos substratos. As tres son fortemente inhibidas polo seu produto, a glicosa 6-fosfato. As súas masas moleculares son de arredor de 100 kD. Cada unha consta de dúas metades similares de 50kD, pero só na hexoquinase II ambas as metades teñen sitios activos funcionais.

  • A hexoquinase I/A encóntrase en todos os tecidos de mamífero, e considérase un "encima de mantemento" (housekeeping enzyme) que non se ve afectado pola maioría dos cambios metabólicos, hormonais e fisiolóxicos.
  • A hexoquinase II/B constitúe a principal isoforma regulada en moitos tipos celulares e increméntase en moitos cancros.
  • A hexoquinase III/C é inhibida polo seu substrato a glicosa a concentracións fisiolóxicas. Sábese pouco sobre as características regulatorias desta isoforma.

Hexoquinase IV ("glicoquinase")[editar | editar a fonte]

A hexoquinase IV de mamífero, tamén chamada glicoquinase, difire doutras hexoquinases en cinética e funcións.

A fosforilación a nivel subcelular ten lugar cando a glicoquinase se traslada do núcleo celular ao citoplasma nas células hepáticas. A glicoquinase só pode fosforilar a glicosa se a concentración deste substrato é alta dabondo; a súa Km pola glicosa é 100 veces máis alta do que a das hexoquinases I, II, e III.

A hexoquinase IV é monomérica e duns 50kD, mostra cooperatividade positiva coa glicosa, e non é inhibida alostericamente polo seu produto, a glicosa 6-fosfato.

A hexoquinase IV está presente no fígado, páncreas, hipotálamo, intestino delgado, e quizais nalgunhas outras células neuroendócrinas, e xoga un importante papel regulatorio no metabolismo de carbohidratos. Nas células beta dos illotes pancreáticos, serve de sensor da glicosa para controlar a liberación de insulina, e de xeito similar controla a liberación de glicagón nas células alfa. Nos hepatocitos do fígado, a glicoquinase responde aos cambios nos niveis de glicosa no ambiente celular incrementando ou reducindo a síntese de glicóxeno.

A hexoquinase na glicólise[editar | editar a fonte]

A glicosa ten a característica de que pode utilizarse para producir ATP en todas as células, tanto en presenza coma en ausencia de osíxeno (O2). A primeira reacción da glicólise é a fosforilación da glicosa pola hexoquinase.

Ao catalizaren a fosforilación da glicosa para formar glicosa 6-fosfato, as hexoquinases manteñen o gradiente de concentración que favorece o transporte facilitado de glicosa ás células. Esta reacción tamén inicia todas as vías fisioloxicamente relevantes de utilización da glicosa, como a glicólise e a vía da pentosa fosfato.[2] A adición dun grupo fosfato cargado na posición 6 da hexosa asegura que a glicosa e os análogos 2-desoxihexosa da glicosa (por exemplo a 2-desoxiglicosa e a 2-fluoro-2-desoxiglicosa) van quedar "atrapados" dentro das células, xa que a hexosa cargada non pode atravesar facilmente a membrana plasmática e saír da célula.

D-Glicosa Hexoquinase α-D-Glicosa 6-fosfato
D-glucose wpmp.png   Alpha-D-glucose-6-phosphate wpmp.png
ATP ADP
Biochem reaction arrow forward YYNN horiz med.svg
 
 

Asociación coas mitocondrias[editar | editar a fonte]

As hexoquinases I e II poden asociarse fisicamente á superficie externa da membrana mitocondrial externa ao unirse especificamente a unha porina, ou a un canal aniónico dependente de voltaxe. Esta asociación dálle á hexoquinase un acceso directo ao ATP xerado pola mitocondria, o cal é un dos dous substratos da hexoquinase (ATP e glicosa). A hexoquinase mitocondrial aumenta moito os seus niveis nas células de tumores malignos de rápido crecemento, chegando a niveis de ata 200 veces maiores dos que hai nos tecidos normais. A hexoquinase unida ás mitocondrias é a forza impulsora[3] das taxas glicolíticas extremadamente altas que se observan en aerobiose nas células tumorais (o chamado efecto Warburg descrito por Otto Heinrich Warburg en 1930).

Notas[editar | editar a fonte]

  1. PDB 3O08; Kuettner EB, Kettner K, Keim A, Svergun DI, Volke D (2010). "Crystal structure of dimeric KlHxk1 in crystal form I". doi:10.2210/pdb3o08/pdb. 
  2. Robey, RB; Hay, N (2006). "Mitochondrial hexokinases, novel mediators of the antiapoptotic effects of growth factors and Akt". Oncogene 25 (34): 4683–96. PMID 16892082. doi:10.1038/sj.onc.1209595. 
  3. Bustamante E, Pedersen P (1977). "High aerobic glycolysis of rat hepatoma cells in culture: role of mitochondrial hexokinase". Proc Natl Acad Sci USA 74 (9): 3735–9. Bibcode:1977PNAS...74.3735B. PMC 431708. PMID 198801. doi:10.1073/pnas.74.9.3735. 

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Outros artigos[editar | editar a fonte]