Fosfofructoquinasa 1
La fosfofructoquinasa-1 ( PFK-1 ) es una de las enzimas reguladoras más importantes ( EC 2.7.1.11 ) de la glucólisis . Es una enzima alostérica compuesta por 4 subunidades y controlada por muchos activadores e inhibidores . PFK-1 cataliza el importante paso "comprometido" de la glucólisis, la conversión de fructosa 6-fosfato y ATP en fructosa 1,6-bisfosfato y ADP. La glucólisis es la base de la respiración, tanto anaeróbica como aeróbica. Debido a que la fosfofructoquinasa (PFK) cataliza la fosforilación dependiente de ATP para convertir fructosa-6-fosfato en fructosa 1,6-bisfosfato y ADP, es uno de los pasos reguladores clave de la glucólisis. PFK es capaz de regular la glucólisis a través de la inhibición alostérica y, de esta manera, la célula puede aumentar o disminuir la tasa de glucólisis en respuesta a los requerimientos de energía de la célula. Por ejemplo, una alta proporción de ATP a ADP inhibirá la PFK y la glucólisis. La diferencia clave entre la regulación de PFK en eucariotas y procariotas es que en eucariotas, PFK es activada por fructosa 2,6-bisfosfato. El propósito de la fructosa 2,6-bisfosfato es reemplazar la inhibición de ATP,permitiendo así que los eucariotas tengan una mayor sensibilidad a la regulación de hormonas como el glucagón y la insulina.[1]
El PFK1 de mamífero es un tetrámero de 340 kd [2] compuesto por diferentes combinaciones de tres tipos de subunidades: músculo (M), hígado (L) y plaquetas (P). La composición del tetrámero de PFK1 difiere según el tipo de tejido en el que está presente. Por ejemplo, el músculo maduro expresa solo la isoenzima M , por lo tanto, el músculo PFK1 está compuesto únicamente por homotetrámeros de M4. El hígado y los riñones expresan predominantemente la isoforma L. En eritrocitos, las subunidades M y L se tetramerizan aleatoriamente para formar M4, L4 y las tres formas híbridas de la enzima (ML3, M2L2, M3L). Como resultado, las propiedades cinéticas y reguladoras de los diversos conjuntos de isoenzimas dependen de la composición de las subunidades. Los cambios específicos de tejido en la actividad de PFK y el contenido isoenzimático contribuyen significativamente a la diversidad de tasas glucolíticas y gluconeogénicas que se han observado para diferentes tejidos. [3]
La PFK1 es una enzima alostérica y tiene una estructura similar a la de la hemoglobina en la medida en que es un dímero de un dímero. [4] La mitad de cada dímero contiene el sitio de unión de ATP, mientras que la otra mitad el sitio de unión del sustrato (fructosa-6-fosfato o (F6P)), así como un sitio de unión alostérico separado. [5]
Cada subunidad del tetrámero tiene 319 aminoácidos y consta de dos dominios: uno que se une al sustrato ATP y el otro que se une a la fructosa-6-fosfato. Cada dominio es un barril ab y tiene una hoja b cilíndrica rodeada por hélices alfa.
En el lado opuesto de cada subunidad de cada sitio activo está el sitio alostérico, en la interfaz entre las subunidades del dímero. ATP y AMP compiten por este sitio. El dominio N-terminal tiene un papel catalítico que se une al ATP, y el C-terminal tiene un papel regulador [6]
PFK1 es una enzima alostérica cuya actividad puede describirse utilizando el modelo de simetría del alosterismo [7] mediante el cual hay una transición concertada de un estado T enzimáticamente inactivo al estado R activo. F6P se une con una alta afinidad al estado R pero no a la enzima del estado T. Por cada molécula de F6P que se une a PFK1, la enzima cambia progresivamente del estado T al estado R. Por tanto, un gráfico que represente la actividad de PFK1 frente a concentraciones crecientes de F6P adoptaría la forma de curva sigmoidea tradicionalmente asociada con las enzimas alostéricas.
