Войти
| Фосфоенолпируваткарбоксикиназа | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 PDB визуализация на основе 1kb. | |||||||||||
| Идентификаторы | |||||||||||
| Символ | PEPCK | ||||||||||
| Pfam | PF00821 | ||||||||||
| InterPro | IPR008209 | ||||||||||
| PROSITE | PDOC00421 | ||||||||||
| SCOPe | 1khf / SUPFAM | ||||||||||
| |||||||||||
| фосфоенолпируваткарбоксикиназа 1 (растворимая) | |
|---|---|
| Идентификаторы | |
| Символ | PCK1 |
| Alt. символы | PEPCK-C |
| Ген NCBI | 5105 |
| HGNC | 8724 |
| OMIM | 261680 |
| RefSeq | NM_002591 |
| Прочие данные | |
| Номер ЕС | 4.1.1.32 |
| Locus | Chr. 20 q13.31 |
| фосфоенолпируваткарбоксикиназа 2 (митохондриальная) | |
|---|---|
| Идентификаторы | |
| Символ | PCK2 |
| Альт. символы | PEPCK-M, PEPCK2 |
| Ген NCBI | 5106 |
| HGNC | 8725 |
| OMIM | 261650 |
| RefSeq | NM_001018073 |
| Прочие данные | |
| Номер ЕС | 4.1.1.32 |
| Locus | Chr. 14 q12 |
Фосфоенолпируваткарбоксикиназа (PEPCK ) - это фермент из семейства лиаз, используемый в метаболическом пути глюконеогенез. Он превращает оксалоацетат в фосфоенолпируват и углекислый газ.
. Он встречается в двух формах: цитозольный и митохондриальный.
У людей две изоформы PEPCK; цитозольная форма (SwissProt P35558) и митохондриальная изоформа (SwissProt Q16822), которые имеют 63,4% идентичности последовательностей. Цитозольная форма важна для глюконеогенеза. Однако существует известный транспортный механизм для перемещения PEP из митохондрий в цитозоль с использованием специфических мембранных транспортных белков. Транспорт PEP через внутреннюю митохондриальную мембрану включает в себя митохондриальный транспортный белок трикарбоксилата и, в меньшей степени, носитель адениновых нуклеотидов. Также была высказана возможность наличия переносчика PEP / пирувата.
Рентгеновские структуры PEPCK дают представление о структуре и механизме ферментативной активности PEPCK. Митохондриальная изоформа печени курицы PEPCK в комплексе с Mn, Mn 2+-фосфоенолпируватом (PEP) и Mn-GDP предоставляет информацию о ее структуре и о том, как этот фермент катализирует реакции. Delbaere et al. (2004) разрешили PEPCK в E. coli и обнаружили активный сайт, расположенный между С-концевым доменом и N-концевым доменом. Было обнаружено, что активный сайт закрывается при вращении этих доменов.
Фосфорильные группы переносятся во время действия PEPCK, чему, вероятно, способствует затменная конформация фосфорильных групп при связывании АТФ на PEPCK.
Поскольку затмевшееся образование является высокоэнергетическим, перенос фосфорильных групп имеет пониженную энергию активации, что означает, что группы будут переноситься более легко. Этот перенос, вероятно, происходит посредством механизма, аналогичного замещению SN2.
ген PEPCK транскрипция происходит у многих видов, и кислотная последовательность PEPCK индивидуальна для каждого вида.
Например, его структура и его специфичность различаются у людей, Escherichia coli (E. coli ) и паразита Trypanosoma cruzi.
PEPCase превращает оксалоацетат в фосфоенолпируват и диоксид углерода.
Поскольку PEPCK действует на стыке гликолиза и Цикл Кребса вызывает декарбоксилирование молекулы C4, создавая молекулу C3. В качестве первого обязательного этапа в глюконеогенезе декарбоксилаты PEPCK и фосфорилаты оксалоацетат (OAA) для его преобразования в PEP, когда присутствует GTP. При переносе фосфата в результате реакции образуется молекула GDP. Когда пируваткиназа - фермент, который обычно катализирует реакцию, превращающую PEP в пируват - нокаутируется у мутантов Bacillus subtilis, PEPCK участвует в одной из замещающих анаплеротических реакций, работая в обратном направлении от своей нормальной функции, преобразуя PEP в OAA. Хотя эта реакция возможна, кинетика настолько неблагоприятна, что мутанты растут очень медленно или вообще не растут.
PEPCK-C катализирует необратимую стадию глюконеогенеза, процесс, посредством которого синтезируется глюкоза. Поэтому считается, что этот фермент играет важную роль в гомеостазе глюкозы, что подтверждается лабораторными мышами, которые заболели сахарным диабетом 2 типа в результате сверхэкспрессии PEPCK-C.
Роль, которая Участие PEPCK-C в глюконеогенезе может быть опосредовано циклом лимонной кислоты, активность которого, как было установлено, напрямую связана с численностью PEPCK-C.
Уровни PEPCK-C сами по себе не были сильно коррелирует с глюконеогенезом в печени мышей, как предполагали предыдущие исследования. В то время как печень мыши почти исключительно экспрессирует PEPCK-C, люди в равной степени представляют митохондриальный изофермент (PEPCK-M). PEPCK-M сам по себе обладает глюконеогенным потенциалом. Следовательно, роль PEPCK-C и PEPCK-M в глюконеогенезе может быть более сложной и включать больше факторов, чем считалось ранее.
У животных это регулирующая скорость стадия глюконеогенеза, процесса, посредством которого клетки синтезируют глюкозу из метаболических предшественников. Уровень глюкозы в крови поддерживается в строго определенных пределах, отчасти благодаря точному регулированию экспрессии гена PEPCK. Чтобы подчеркнуть важность PEPCK в гомеостазе глюкозы, следует отметить, что сверхэкспрессия этого фермента у мышей приводит к появлению симптомов сахарного диабета типа II, наиболее распространенной формы диабета у людей. Из-за важности гомеостаза глюкозы в крови ряд гормонов регулируют набор генов (включая PEPCK) в печени, которые модулируют скорость синтеза глюкозы..
PEPCK-C контролируется двумя разными гормональными механизмами. Активность PEPCK-C увеличивается при секреции как кортизола из коры надпочечников, так и глюкагона из альфа-клеток поджелудочной железы. Глюкагон косвенно увеличивает экспрессию PEPCK-C за счет увеличения уровней цАМФ (через активацию аденилатциклазы) в печени, что, следовательно, приводит к фосфорилированию S133 на бета-листе в белке CREB. Затем CREB связывается выше гена PEPCK-C в CRE (элемент ответа цАМФ) и индуцирует транскрипцию PEPCK-C. С другой стороны, кортизол, высвобождаемый корой надпочечников, проходит через липидную мембрану клеток печени (из-за своей гидрофобной природы он может проходить непосредственно через клеточные мембраны), а затем связывается с глюкокортикоидным рецептором (GR). Этот рецептор димеризуется, и комплекс кортизол / GR переходит в ядро, где он затем связывается с областью глюкокортикоидного ответного элемента (GRE) аналогично CREB и дает аналогичные результаты (синтез большего количества PEPCK-C).
Вместе кортизол и глюкагон могут иметь огромные синергетические результаты, активируя ген PEPCK-C до уровней, которых ни кортизол, ни глюкагон не могут достичь самостоятельно. PEPCK-C наиболее распространен в печени, почках и жировой ткани.
В рамках совместного исследования Агентства по охране окружающей среды США (EPA) и Университета Нью-Гэмпшира изучалось влияние коммерческого продукта DE-71. Смесь PBDE на кинетику фермента PEPCK и определили, что обработка загрязнителя окружающей среды in vivo ставит под угрозу метаболизм глюкозы и липидов в печени, возможно, за счет активации рецептора ксенобиотика прегнана (PXR ) и может влиять на чувствительность к инсулину всего тела.
Исследователи из Университета Кейс Вестерн Резерв обнаружили, что избыточная экспрессия цитозольной PEPCK в скелетных мышцах мышей заставляет их быть более активными, более агрессивными и жить дольше, чем нормальные мыши; см. метаболические супермыши.
PEPCK (EC 4.1.1.49 ) - один из трех ферментов декарбоксилирования, используемых в механизмах концентрирования неорганического углерода C4 и CAM заводы. Другими являются НАДФ-яблочный фермент и НАД-яблочный фермент. При связывании углерода C4 диоксид углерода сначала фиксируется путем комбинации с фосфоенолпируватом с образованием оксалоацетата в мезофилле. В растениях C4 типа PEPCK оксалоацетат затем превращается в аспартат, который перемещается в оболочку пучка. В оболочке пучка клеток, аспартат конвертируется обратно в оксалоацетат. PEPCK декарбоксилирует оболочку пучка оксалоацетат, высвобождая диоксид углерода, который затем фиксируется ферментом Rubisco. На каждую молекулу диоксида углерода, продуцируемую PEPCK, расходуется молекула АТФ.
PEPCK действует у растений, которые подвергаются фиксации углерода C4, где его действие локализовано в цитозоле, в отличие от млекопитающих, где было обнаружено, что PEPCK работает в митохондриях.
Хотя он обнаружен во многих различных частях растений, он был обнаружен только в определенных типах клеток, включая области флоэмы.
. Также было обнаружено, что в огурца (Cucumis sativus L.) уровни PEPCK повышаются за счет множества эффектов, которые, как известно, снижают клеточный pH растений, хотя эти эффекты специфичны для отдельных частей растения.
Уровни PEPCK повысились в корнях и стебли, когда растения поливали хлоридом аммония при низком pH (но не при высоком pH ) или масляной кислотой. Однако в этих условиях уровни PEPCK в листьях не увеличивались.
5% CO2 в листьях приводит к более высокому содержанию PEPCK.
В попытке исследовать роль PEPCK, исследователи вызвали сверхэкспрессию PEPCK в бактериях E. coli с помощью рекомбинантной ДНК.
Было показано, что PEPCK Mycobacterium tuberculosis запускает иммунную систему у мышей за счет увеличения цитокинов
В результате было обнаружено, что PEPCK может быть подходящим ингредиентом для разработки эффективной субъединичной вакцинации от туберкулеза.
PEPCK до недавнего времени не рассматривался в исследованиях рака. Было показано, что в образцах опухолей человека и в линиях раковых клеток человека (клетки рака груди, толстой кишки и легких) PEPCK-M, а не PEPCK-C, экспрессировался на достаточном уровне, чтобы играть важную метаболическую роль. Следовательно, PEPCK-M может играть роль в раковых клетках, особенно при ограничении питательных веществ или других стрессовых условиях.
PEPCK-C усиливается, как с точки зрения его продукции, так и активации, многими факторами. Транскрипция гена PEPCK-C стимулируется глюкагоном, глюкокортикоидами, ретиноевой кислотой и аденозин-3 ', 5'-монофосфатом (cAMP ), но ингибируется инсулином. Из этих факторов доминирующим считается инсулин, гормон, дефицит которого наблюдается при сахарном диабете 1 типа, поскольку он подавляет транскрипцию многих стимулирующих элементов. Активность PEPCK также ингибируется сульфатом гидразина, и, следовательно, ингибирование снижает скорость глюконеогенеза.
При длительном ацидозе PEPCK-C активируется в Клетки щеточной каймы проксимальных канальцев почек, чтобы секретировать больше NH3 и, таким образом, производить больше HCO 3.
. GTP-специфическая активность PEPCK является самой высокой, когда доступны Mn и Mg. Кроме того, гиперреактивный цистеин (C307) участвует в связывании Mn с активным сайтом.
Как обсуждалось ранее, количество PEPCK увеличивается, когда растения были политы хлоридом аммония с низким pH, хотя высокий pH не имел такого эффекта.
Классифицируется под номером ЕС 4.1.1. Существует три основных типа, различающихся по источнику энергии, запускающей реакцию:
