Кіріспе

Галактокиназа – АТФ-тың бір молекуласының есебінен α D-галактозаның галактоза-1-фосфатына фосфорлануын жеңілдететін фермент (фосфотрансфераза). Галактокиназа Лелуар жолының екінші қадамын катализдейді, бұл көптеген организмдерде, өсімдіктерде және адамдарда α D-галактозаның глюкоза-1-фосфатына ыдырауын қамтамасыз ететін метаболикалық жол. GHMP – бұл оның бастапқы мүшелеріне сілтеме жасайтын аббревиатура: галактокиназа, гомосеринкиназа, мевалонаткиназа және фосфомевалонаткиназа. GHMP суперайылының мүшелері тек 10-20% тізбек сәйкестігіне қарамастан, үш өлшемді ұқсастыққа ие. Бұл ферменттерде үш жақсы сақталған мотив (I, II және III) бар, олардың екіншісі нуклеотидтерге байланысуға қатысады және Pro X X X Gly Leu X Ser Ser Ala тізбегіне ие.

Қант ерекшелігі

Галактикокиназалар әртүрлі түрлерде субстраттарға қатысты үлкен әртүрлілік көрсетеді. E. coli галактокиназасы 2-дезокси-D-галактозаны, 2-амино-дезокси-D-галактозаны, 3-дезокси-D-галактозаны және D-фукозаны да фосфорлануға қабілетті. Фермент C4 модификациясына төзбейді, бірақ D-галактозаның C2 позициясындағы өзгерістер фермент функциясына кедерес келтірмейді. Адам және егеуқұйрық галактокиназалары да 2-дезокси-D-галактозаны сәтті фосфорлануға шамасы жетеді. Ал S. cerevisiae-ден алынған галактокиназа D-галактозаға өте селективті келеді және глюкозаны, маннозаны, арабинозаны, фукозаны, лактозаны, галактитолды немесе 2-дезокси-D-галактозаны фосфорлануға қабілетсіз. Сонымен қатар, галактокиназаның кинетикалық қасиеттері түрлер арасында да өзгеше. және құрылымға негізделген белок инженериясы. Тиісті, кең ауқымды рұқсат етілген қант аномерлік киназалары in vitro және in vivo гликорандомизация үшін негізгі құрал болып табылады.

Механизм

Жақында адам галактикокиназасының белсенді орын қалдықтарының рөлі түсініксіз болды. Asp 186 α D галактозаның C1 OH тотықшасынан протонды алып тастайды, ал нәтижесінде пайда болған алкоксид нуклеофилі АТФ-тың γ фосфорына шабуыл жасайды. Фосфат тобы қантқа беріледі, және Asp 186 су арқылы депротондылуы мүмкін. Жақын орналасқан Arg 37, Asp 186-ны аниондық түрінде тұрақтандырады және нүктелік мутациялар тәжірибелерінде галактокиназаның жұмысы үшін қажетті екені дәлелденді. Аспартат қышқылы мен аргининнің белсенді орын қалдықтары галактокиназалардың барлығында жоғары деңгейде сақталады.

Аурудың маңыздылығы

Галактоземия – галактозаны метаболизмдеу қабілетінің төмендеуімен сипатталатын сирек кездесетін метаболизмілік бұзылыс, ол Лелоар жолындағы үш ферменттің кез келгенінің мутациясынан туындауы мүмкін. Галактокиназа жетіспеушілігі, сондай-ақ II типті галактоземия деп аталады, бұл адам галактокиназасының мутациясынан туындаған рецессивті метаболизмілік бұзылыс. II типті галактоземияға себеп болатын 20-ға жуық мутация анықталды, оның негізгі белгісі – ерте басталатын катаракта. Адам көзінің линза жасушаларында альдоза редуктаза галактозаны галактотолға айналдырады. Галактокиназаның мутациясы салдарынан галактоза глюкозаға катаболизденбейтіндіктен, галактотол жинақталады. Линза жасушасының мембранасындағы галактотол градиенті судың осмостық сіңуін тудырады, одан кейін линза жасушаларының ісінуі және соңында апоптоз пайда болады.