La fosfoglucomutasa ( EC 5.4.2.2 ) es una enzima que transfiere un grupo fosfato en un monómero de α-D- glucosa de la posición 1 a la 6 en la dirección de avance o de la 6 a la 1 en la dirección inversa.
Fosfoglucomutasa | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
CE no. | 5.4.2.2 | |||||||
No CAS. | 9001-81-4 | |||||||
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 | |||||||
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Más precisamente, facilita la interconversión de glucosa 1-fosfato y glucosa 6-fosfato .
Función biológica
Papel en la glucogenólisis
Después de que la glucógeno fosforilasa cataliza la escisión fosforolítica de un residuo de glucosilo del polímero de glucógeno , la glucosa liberada tiene un grupo fosfato en su carbono 1. Esta 1-fosfato de glucosa molécula no es en sí un producto intermedio metabólico útil, pero fosfoglucomutasa cataliza la conversión de esta glucosa 1-fosfato en glucosa 6-fosfato (ver más abajo para el mecanismo de esta reacción).
El destino metabólico de la glucosa 6-fosfato depende de las necesidades de la célula en el momento de su generación. Si la célula tiene poca energía, entonces la glucosa 6-fosfato viajará por la vía glucolítica , produciendo finalmente dos moléculas de trifosfato de adenosina . Si la célula necesita intermediarios biosintéticos, la glucosa 6-fosfato entrará en la vía de las pentosas fosfato , donde sufrirá una serie de reacciones para producir ribosas y / o NADPH , según las condiciones celulares.
Si la glucogenólisis tiene lugar en el hígado, la glucosa 6-fosfato puede convertirse en glucosa mediante la enzima glucosa 6-fosfatasa ; la glucosa producida en el hígado se libera luego al torrente sanguíneo para su uso en otros órganos. Por el contrario, las células musculares no tienen la enzima glucosa 6-fosfatasa, por lo que no pueden compartir sus reservas de glucógeno con el resto del cuerpo.
Papel en la glucogénesis
La fosfoglucomutasa también actúa de manera opuesta cuando los niveles de glucosa en sangre son altos. En este caso, la fosfoglucomutasa cataliza la conversión de glucosa 6-fosfato (que se genera fácilmente a partir de glucosa por la acción de la hexoquinasa ) en glucosa 1-fosfato.
Esta glucosa-1-fosfato puede entonces reaccionar con UTP para producir UDP-glucosa en una reacción catalizada por UDP-glucosa-pirofosforilasa . Si se activa con insulina , la glucógeno sintasa procederá a recortar la glucosa del complejo UDP-glucosa en un polímero de glucógeno.
Mecanismo de reacción
La fosfoglucomutasa afecta un cambio de grupo fosforilo al intercambiar un grupo fosforilo con el sustrato . [1] Los experimentos de marcaje isotópico han confirmado que esta reacción procede a través de un intermedio de glucosa 1,6-bisfosfato . [2]
El primer paso en la reacción directa es la transferencia de un grupo fosforilo de la enzima a glucosa 1-fosfato, formando glucosa 1,6-bisfosfato y dejando una forma desfosforilada de la enzima. [2] La enzima luego se somete a una rápida reorientación de difusión para colocar el 1-fosfato del intermedio bisfosfato de manera adecuada en relación con la enzima desfosforilada. [3] Las relaciones sustrato-velocidad y las pruebas de transporte inducido han revelado que la enzima desfosforilada luego facilita la transferencia de un grupo fosforilo del intermedio glucosa-1,6-bisfosfato a la enzima, regenerando fosfoglucomutasa fosforilada y produciendo glucosa 6-fosfato (en la dirección de avance). [4] [5] Estudios estructurales posteriores confirmaron que el único sitio en la enzima que se fosforila y desfosforila es el oxígeno del residuo de serina del sitio activo (ver diagrama a continuación). [6] [7] Se requiere un ion metálico bivalente , generalmente magnesio o cadmio , para la actividad enzimática y se ha demostrado que forma un complejo directamente con el grupo fosforilo esterificado en la serina del sitio activo. [8]
Esta formación de un intermedio glucosa 1,6-bisfosfato es análoga a la interconversión de 2-fosfoglicerato y 3-fosfoglicerato catalizada por fosfoglicerato mutasa , en la que se genera 2,3-bisfosfoglicerato como intermedio. [9]
Estructura
Si bien la fosfoglucomutasa de músculo de conejo ha servido como prototipo para gran parte de la elucidación de la estructura de esta enzima, las estructuras cristalinas derivadas de bacterias más nuevas exhiben muchas de las mismas características definitorias. [10] Cada monómero de fosfoglucomutasa se puede dividir en cuatro dominios de secuencia, I-IV, según la configuración espacial predeterminada de la enzima (ver imagen a la derecha). [11]
Cada monómero comprende cuatro unidades estructurales α / β distintas, cada una de las cuales contiene una de las cuatro hebras en la hoja β de cada monómero y está formada solo por los residuos en un dominio de secuencia dado (ver imagen a la derecha). [11] El entierro del sitio activo (incluido el Ser-116, el residuo crítico de la enzima que está fosforilada y desfosforilada) en el interior hidrófobo de la enzima sirve para excluir el agua de la hidrólisis contraproducente de los enlaces fosfoéster críticos mientras permite que el sustrato se mueva. acceder al sitio activo. [12]
Relevancia de la enfermedad
El músculo humano contiene dos fosfoglucomutasas con propiedades catalíticas casi idénticas, PGM I y PGM II. [13] Una u otra de estas formas falta en algunos seres humanos de forma congénita. [14]
La deficiencia de PGM es una condición extremadamente rara que no tiene un conjunto de síntomas fisiológicos bien caracterizados. Esta condición puede detectarse mediante un estudio in vitro de glucólisis anaeróbica que revela un bloqueo en la vía hacia la producción de ácido láctico después de la glucosa 1-fosfato pero antes de la glucosa 6-fosfato. [15]
La deficiencia de PGM1 se conoce como síndrome de CDG tipo 1t (CDG1T, anteriormente conocida como enfermedad de almacenamiento de glucógeno tipo 14 (GSD XIV). [16]
Genes
- PGM1 , PGM2 , PGM3 , PGM5
Ver también
- Mutasa
- Beta-fosfoglucomutasa
Referencias
- ^ Jagannathan V, Luck JM (junio de 1949). "Fosfoglucomutasa: II mecanismo de acción" . La revista de química biológica . 179 (2): 569–75. doi : 10.1016 / S0021-9258 (19) 51252-2 . PMID 18149991 .
- ^ a b Najjar VA, Pullman ME (mayo de 1954). "La aparición de una transferencia de grupo que involucra enzima (fosfoglucomutasa) y sustrato". Ciencia . 119 (3097): 631–634. Código Bibliográfico : 1954Sci ... 119..631N . doi : 10.1126 / science.119.3097.631 . PMID 13156640 .
- ^ Ray Jr WJ, Peck EJ (1972). "Phosphomutases". En Boyer PD (ed.). Las enzimas . Vol. 6 (3ª ed.). Nueva York: Academic Press. págs. 407–477. doi : 10.1016 / S1874-6047 (08) 60047-5 . ISBN 978-0-12-122706-7.
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tiene texto extra ( ayuda ) - ^ Ray WJ, Roscelli GA (abril de 1964). "Un estudio cinético de la vía de la fosfoglucomutasa" . La revista de química biológica . 239 (4): 1228–36. doi : 10.1016 / S0021-9258 (18) 91416-X . PMID 14165931 .
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- ^ Ray WJ, Mildvan AS, Grutzner JB (diciembre de 1977). "Estudios de resonancia magnética nuclear de fósforo de fosfoglucomutasa y sus complejos de iones metálicos". Archivos de Bioquímica y Biofísica . 184 (2): 453–63. doi : 10.1016 / 0003-9861 (77) 90455-6 . PMID 23074 .
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- ^ "Orphanet: enfermedad de almacenamiento de glucógeno debido a la deficiencia de fosfoglucomutasa" . www.orpha.net . Consultado el 13 de mayo de 2021 .
enlaces externos
- Fosfoglucomutasa en los encabezados de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .