| Fosfoglicerato quinasa | ||||||||
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| Identificadores | ||||||||
| CE no. | 2.7.2.3 | |||||||
| No CAS. | 9001-83-6 | |||||||
| Bases de datos | ||||||||
| IntEnz | Vista IntEnz | |||||||
| BRENDA | Entrada BRENDA | |||||||
| FÁCIL | NiceZyme vista | |||||||
| KEGG | Entrada KEGG | |||||||
| MetaCyc | camino metabólico | |||||||
| PRIAM | perfil | |||||||
| Estructuras PDB | RCSB PDB PDBe PDBsum | |||||||
| Ontología de genes | AmiGO / QuickGO | |||||||
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| Fosfoglicerato quinasa | ||||||||
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 Estructura de la quinasa fosfoglicerato de levadura. [1] | ||||||||
| Identificadores | ||||||||
| Símbolo | PGK | |||||||
| Pfam | PF00162 | |||||||
| InterPro | IPR001576 | |||||||
| PROSITE | PDOC00102 | |||||||
| SCOP2 | 3pgk / SCOPe / SUPFAM | |||||||
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La fosfoglicerato quinasa ( EC 2.7.2.3 ) (PGK 1) es una enzima que cataliza la transferencia reversible de un grupo fosfato de 1,3-bisfosfoglicerato (1,3-BPG) a ADP que produce 3-fosfoglicerato (3-PG) y ATP :
- 1,3-bisfosfoglicerato + ADP ⇌ glicerato 3-fosfato + ATP
Como todas las quinasas , es una transferasa . PGK es una enzima importante utilizada en la glucólisis , en el primer paso de generación de ATP de la vía glucolítica. En la gluconeogénesis , la reacción catalizada por PGK avanza en la dirección opuesta, generando ADP y 1,3-BPG.
En humanos, hasta ahora se han identificado dos isoenzimas de PGK, PGK1 y PGK2. Las isoenzimas tienen 87-88% de identidad de secuencia de aminoácidos idéntica y, aunque son estructural y funcionalmente similares, tienen diferentes localizaciones: PGK2, codificada por un gen autosómico , es exclusiva de las células espermatogénicas meióticas y posmeióticas , mientras que PGK1, codificada en el X -cromosoma , se expresa de forma ubicua en todas las células. [2]
Función biológica
La PGK está presente en todos los organismos vivos como una de las dos enzimas generadoras de ATP en la glucólisis. En la vía gluconeogénica, PGK cataliza la reacción inversa. En condiciones bioquímicas estándar , se favorece la dirección glucolítica. [1]
En el ciclo de Calvin en organismos fotosintéticos , PGK cataliza la fosforilación de 3-PG, produciendo 1,3-BPG y ADP, como parte de las reacciones que regeneran ribulosa-1,5-bisfosfato .
Se ha informado que la PGK exhibe actividad tiol reductasa sobre la plasmina , lo que conduce a la formación de angiostatina , que inhibe la angiogénesis y el crecimiento tumoral . También se demostró que la enzima participa en la replicación y reparación del ADN en núcleos de células de mamíferos . [3]
Se demostró que la isoenzima humana PGK2, que solo se expresa durante la espermatogénesis, es esencial para la función de los espermatozoides en ratones. [4]
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Estructura
Resumen
PGK se encuentra en todos los organismos vivos y su secuencia se ha conservado en gran medida a lo largo de la evolución. La enzima existe como un monómero de 415 residuos que contiene dos dominios de tamaño casi igual que corresponden a los extremos N y C de la proteína. [5] 3-fosfoglicerato (3-PG) se une al N-terminal, mientras que los sustratos de nucleótidos, MgATP o MgADP, se unen al dominio C-terminal de la enzima. Esta estructura extendida de dos dominios está asociada con cambios conformacionales de "flexión de bisagra" a gran escala, similares a los que se encuentran en la hexoquinasa . [6] Los dos dominios de la proteína están separados por una hendidura y unidos por dos hélices alfa . [2]En el núcleo de cada dominio hay una hoja beta paralela de 6 hebras rodeada por hélices alfa. Los dos lóbulos son capaces de plegarse de forma independiente, de acuerdo con la presencia de intermedios en la vía de plegado con un solo dominio plegado. [7] [8] Aunque la unión de cualquiera de los sustratos desencadena un cambio conformacional , solo a través de la unión de ambos sustratos se produce el cierre del dominio, lo que lleva a la transferencia del grupo fosfato. [2]
La enzima tiende a existir en la conformación abierta con períodos cortos de cierre y catálisis, que permiten una rápida difusión del sustrato y productos a través de los sitios de unión; la conformación abierta de PGK es conformacionalmente más estable debido a la exposición de una región hidrófoba de la proteína tras el cierre del dominio. [7]
Papel del magnesio
Los iones de magnesio normalmente forman complejos con los grupos fosfato, los sustratos de nucleótidos de PGK. Se sabe que en ausencia de magnesio, no se produce actividad enzimática. [9] El metal bivalente ayuda a los ligandos de la enzima a proteger las cargas negativas del grupo fosfato unido, lo que permite que se produzca el ataque nucleofílico ; esta estabilización de carga es una característica típica de la reacción de fosfotransferencia. [10] Se teoriza que el ion también puede estimular el cierre del dominio cuando PGK se ha unido a ambos sustratos. [9]
Mecanismo
Sin ningún sustrato unido, PGK existe en una conformación "abierta" . Después de que tanto los sustratos de triosa como de nucleótidos se unen a los dominios N- y C-terminales, respectivamente, se produce un extenso movimiento de flexión de bisagra, que acerca los dominios y sus sustratos unidos a una estrecha proximidad y conduce a una conformación "cerrada". [11] Luego, en el caso de la reacción glicolítica directa, el beta-fosfato de ADP inicia un ataque nucleofílico en el 1-fosfato de 1,3-BPG. El Lys219 de la enzima guía el grupo fosfato hacia el sustrato.
La PGK avanza a través de un estado de transición de carga estabilizada que se ve favorecido sobre la disposición del sustrato unido en la enzima cerrada porque en el estado de transición, los tres oxígenos de fosfato están estabilizados por ligandos , a diferencia de solo dos oxígenos estabilizados en el estado de unión inicial. . [12]
En la vía glucolítica , el 1,3-BPG es el donante de fosfato y tiene un alto potencial de transferencia de fosforilo. La transferencia catalizada por PGK del grupo fosfato de 1,3-BPG a ADP para producir ATP puede impulsar la reacción de oxidación de carbono del paso glicolítico anterior (conversión de gliceraldehído 3-fosfato en 3-fosfoglicerato ).
Reglamento
La enzima se activa mediante concentraciones bajas de varios aniones multivalentes, como pirofosfato, sulfato, fosfato y citrato. Las concentraciones elevadas de MgATP y 3-PG activan la PGK, mientras que el Mg2 + en concentraciones elevadas inhibe de forma no competitiva la enzima. [13]
PGK exhibe una amplia especificidad hacia los sustratos de nucleótidos. [14] Su actividad es inhibida por salicilatos, que parecen imitar el sustrato de nucleótidos de la enzima. [15]
Se ha demostrado que el apiñamiento macromolecular aumenta la actividad de PGK tanto en simulaciones por ordenador como en entornos in vitro que simulan el interior de una célula; como resultado del hacinamiento, la enzima se vuelve más activa enzimáticamente y más compacta. [5]
Relevancia de la enfermedad
La deficiencia de fosfoglicerato quinasa (PGK) es un rasgo recesivo ligado al cromosoma X asociado con anemia hemolítica , trastornos mentales y miopatía en humanos, [16] [17] dependiendo de la forma; existe una forma hemolítica y una forma miopática. [18] Dado que el rasgo está ligado al cromosoma X, generalmente se expresa completamente en los hombres, que tienen un cromosoma X; las mujeres afectadas suelen ser asintomáticas. [2] [17] La condición es el resultado de mutaciones en Pgk1, el gen que codifica PGK1, y se han identificado veinte mutaciones. [17] [2]A nivel molecular, la mutación en Pgk1 altera la estabilidad térmica e inhibe la actividad catalítica de la enzima. [2] PGK es la única enzima en la vía glucolítica inmediata codificada por un gen ligado al cromosoma X. En el caso de la anemia hemolítica, la deficiencia de PGK se produce en los eritrocitos . Actualmente, no existe un tratamiento definitivo para la deficiencia de PGK. [19]
La sobreexpresión de PGK1 se ha asociado con cáncer gástrico y se ha descubierto que aumenta la capacidad de invasión de las células cancerosas gástricas in vitro . [20] La enzima es secretada por las células tumorales y participa en el proceso angiogénico, lo que conduce a la liberación de angiostatina y la inhibición del crecimiento de los vasos sanguíneos del tumor. [3]
Debido a su amplia especificidad hacia los sustratos de nucleótidos , se sabe que la PGK participa en la fosforilación y activación de los fármacos antirretrovirales del VIH , que se basan en nucleótidos. [14] [21]
Isoenzimas humanas
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Referencias
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Enlaces externos
- Fosfoglicerato + quinasa en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
- Ilustración en arizona.edu
| vtmiVía metabólica de la glucólisis |
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Glucosa  Hexoquinasa ATP ADP Glucosa 6-fosfato  La glucosa-6-fosfato isomerasa Fructosa 6-fosfato  Fosfofructoquinasa-1 ATP ADP Fructosa 1,6-bisfosfato  Fructosa-bisfosfato aldolasa Fosfato de dihidroxiacetona  + + Gliceraldehído 3-fosfato  Triosafosfato isomerasa 2 × gliceraldehído 3-fosfato 2 × Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa NAD + + P i NADH + H + NAD + + P i NADH + H + 2 × 1,3-bisfosfoglicerato 2 ×  Fosfoglicerato quinasa ADP ATP ADP ATP 2 × 3-fosfoglicerato 2 ×  Fosfoglicerato mutasa 2 × 2-fosfoglicerato 2 ×  Fosfopiruvato hidratasa ( enolasa ) H 2 O H 2 O 2 × fosfoenolpiruvato 2 ×  Piruvato quinasa ADP ATP 2 × piruvato 2 ×  |
