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| ホスホグリセリン酸キナーゼ | |||||||||
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| EC番号 | 2.7.2.3 | ||||||||
| CAS番号 | 9001-83-6 | ||||||||
| データベース | |||||||||
| インテンズ | IntEnzビュー | ||||||||
| ブレンダ | BRENDAエントリー | ||||||||
| エクスパス | NiceZyme ビュー | ||||||||
| ケッグ | KEGGエントリー | ||||||||
| メタサイク | 代謝経路 | ||||||||
| プリアモス | プロフィール | ||||||||
| PDB構造 | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| 遺伝子オントロジー | アミゴー / クイックゴー | ||||||||
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| ホスホグリセリン酸キナーゼ | |||||||||
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 酵母ホスホグリセリン酸キナーゼの構造。[1] | |||||||||
| 識別子 | |||||||||
| シンボル | PGK | ||||||||
| パム | PF00162 | ||||||||
| インタープロ | 著作権 | ||||||||
| プロサイト | PDOC00102 | ||||||||
| SCOP2 | 3pgk / スコープ / SUPFAM | ||||||||
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ホスホグリセリン酸キナーゼ（EC 2.7.2.3）（PGK 1）は、1,3-ビスホスホグリセリン酸（1,3-BPG）からADPへのリン酸基の可逆的な転移を触媒し、 3-ホスホグリセリン酸（3-PG）とATPを生成する酵素です 。
- 1,3-ビスホスホグリセリン酸 + ADP ⇌ グリセリン酸 3-リン酸 + ATP
すべてのキナーゼと同様に、PGK はトランスフェラーゼです。PGK は、解糖系の最初の ATP 生成ステップである解糖で使用される主要な酵素です。糖新生では、PGK によって触媒される反応が逆方向に進行し、ADP と 1,3-BPG が生成されます。
ヒトでは、PGKの2つのアイソザイム、 PGK1とPGK2がこれまでに同定されています。これらのアイソザイムは、アミノ酸配列の同一性が87～88%あり、構造的にも機能的にも類似していますが、局在が異なります。常染色体遺伝子によってコードされるPGK2は、減数分裂期および減数分裂後の精子形成細胞に特有ですが、 X染色体上にコードされるPGK1は、すべての細胞で普遍的に発現しています。[2]
生物学的機能
PGKは、解糖系における2つのATP生成酵素のうちの1つとして、すべての生物に存在します。糖新生経路では、PGKは逆反応を触媒します。生化学的標準条件下では、解糖方向が優先されます。[1]
光合成生物のカルビン回路では、PGK は 3-PG のリン酸化を触媒し、リブロース-1,5-ビスリン酸を再生する反応の一部として 1,3-BPG と ADP を生成します。
PGKはプラスミンに対してチオール還元酵素活性を示し、血管新生と腫瘍の成長を阻害するアンジオスタチン形成につながることが報告されている。この酵素は哺乳類細胞核におけるDNA複製と修復にも関与していることが示されている。[3]
精子形成時にのみ発現するヒトアイソザイムPGK2は、マウスの精子機能に必須であることが示された。[4]
インタラクティブな経路マップ
下記の遺伝子、タンパク質、代謝物をクリックすると、それぞれの記事にリンクします。[§ 1]
- ^ インタラクティブなパスウェイマップは、WikiPathways: "GlycolysisGluconeogenesis_WP534" で編集できます。
構造
概要
PGK はすべての生物に存在し、その配列は進化を通じて高度に保存されている。酵素は、タンパク質の N 末端と C 末端に対応する 2 つのほぼ同じサイズのドメインを含む415残基の モノマーとして存在する。 [5] 3-ホスホグリセリン酸 (3-PG) は N 末端に結合し、ヌクレオチド基質の MgATP または MgADP は酵素の C 末端ドメインに結合します。この拡張された 2 つのドメイン構造は、ヘキソキナーゼで見られるものと同様の大規模な「ヒンジ曲げ」構造変化に関連しています。[6]タンパク質の 2 つのドメインは溝によって分離され、2 つのアルファヘリックスによってリンクされています。[2]各ドメインの中心には、アルファヘリックスに囲まれた 6 本鎖の平行ベータシートがあります。2 つのローブは独立して折り畳むことができ、 1 つのドメインが折り畳まれた折り畳み経路に中間体が存在することと一致しています。 [7] [8]どちらかの基質の結合は構造変化を引き起こしますが、両方の基質の結合によってのみドメインの閉鎖が起こり、リン酸基の移動につながります。[2]
この酵素は、短い閉鎖期間と触媒作用を伴うオープンコンフォメーションで存在する傾向があり、これにより結合部位を通じた基質と生成物の急速な拡散が可能になります。PGKのオープンコンフォメーションは、ドメインが閉鎖されるとタンパク質の疎水性領域が露出するため、よりコンフォメーション的に安定しています。[7]
マグネシウムの役割
マグネシウムイオンは通常、PGKのヌクレオチド基質のリン酸基と錯体を形成します。マグネシウムがなければ酵素活性は起こらないことが知られています。[9]二価金属は酵素リガンドが結合したリン酸基の負電荷を遮蔽するのを助け、求核攻撃が起こるようにします。この電荷安定化はリン酸転移反応の典型的な特徴です。[10] PGKが両方の基質に結合している場合、イオンはドメインの閉鎖を促進する可能性もあると理論づけられています。[9]
機構
どちらの基質も結合していない場合、PGKは「開いた」構造で存在する。トリオース基質とヌクレオチド基質の両方がそれぞれN末端ドメインとC末端ドメインに結合すると、広範囲にわたるヒンジ曲げ運動が発生し、ドメインと結合した基質が接近し、「閉じた」構造になる。[11] 次に、順方向解糖反応の場合、ADPのβリン酸が1,3-BPGの1リン酸に対する求核攻撃を開始する。酵素上のLys219はリン酸基を基質に誘導する。
PGKは電荷安定化遷移状態を経て進行しますが、これは閉じた酵素内の結合基質の配置よりも好ましいものです。なぜなら、遷移状態では、初期の結合状態では2つの安定化酸素のみがリガンドによって安定化されるのに対し、3つのリン酸酸素すべてがリガンドによって安定化されるからです。[12]
解糖系では、1,3-BPG はリン酸供与体であり、高いリン酸転移能を持っています。PGK 触媒による 1,3-BPG から ADP へのリン酸基の転移により ATP が生成され、前の解糖系ステップの炭素酸化反応 (グリセルアルデヒド 3-リン酸を3-ホスホグリセリン酸に変換する) に動力を与えることができます[明確化が必要]。[出典が必要]
規制
この酵素は、ピロリン酸、硫酸、リン酸、クエン酸などのさまざまな多価アニオンの低濃度によって活性化されます。高濃度のMgATPと3-PGはPGKを活性化しますが、高濃度のMg2+は非競合的に酵素を阻害します。[13]
PGKはヌクレオチド基質に対して広い特異性を示す。[14] その活性は、酵素のヌクレオチド基質を模倣するサリチル酸によって阻害される。[15]
高分子の密集は、コンピューターシミュレーションと細胞内部をシミュレートするin vitro環境の両方でPGKの活性を高めることが示されています。密集の結果、酵素はより酵素活性が高くなり、よりコンパクトになります。[5]
疾患の関連性
ホスホグリセリン酸キナーゼ（PGK）欠損症は、ヒトの溶血性貧血、精神障害、ミオパシーに関連するX連鎖劣性形質であり、 [16] [17]形態によって溶血性形態とミオパシー形態が存在する。[18]この形質はX連鎖性であるため、通常はX染色体を1本持つ男性で完全に発現し、罹患した女性は典型的には無症状である。[2] [17]この疾患は、PGK1をコードする遺伝子Pgk1の変異によって起こり、20の変異が特定されている。[17] [2]分子レベルでは、Pgk1の変異は熱安定性を損ない、酵素の触媒活性を阻害する。[2] PGKは、X連鎖遺伝子によってコードされる即時型解糖経路の唯一の酵素である。 溶血性貧血の場合、赤血球でPGK欠乏が起こる。現在、PGK欠乏症に対する決定的な治療法は存在しない。[19]
PGK1の過剰発現は胃癌と関連しており、試験管内で胃癌細胞の浸潤性を高めることがわかっています。[20]この酵素は腫瘍細胞から分泌され、血管新生プロセスに関与し、アンジオスタチンの放出と腫瘍血管の成長の阻害につながります。[3]
PGKはヌクレオチド基質に対する幅広い特異性のため、ヌクレオチドベースのHIV 抗レトロウイルス薬のリン酸化と活性化に関与することが知られています。 [14] [21]
ヒトアイソザイム
参考文献
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外部リンク
- 米国国立医学図書館の医学主題標目表(MeSH)におけるホスホグリセリン酸+キナーゼ
- arizona.edu のイラスト
