Кіріспе
Ферменттер класы. Фосфофруктокиназа 2 (6 фосфофрукто 2 киназа, PFK 2) немесе фруктоза бисфофатаза 2 (FBPаза 2) – жасушалардағы гликолиз және глюконеогенез процестерінің жылдамдығын реттеуге тікелей қатысатын фермент. Ол фруктоза 6-фосфатынан маңызды аллостериялық реттегіш – фруктоза 2,6-бифосфатының (Fru 2,6 P2) түзілуін және ыдырауын катализдейді. Fru 2,6 P2 гликолиздің шешуші кезегіне әсер етеді, себебі ол гликолиз жолындағы фосфофруктокиназа 1 ферментін белсендіреді, ал глюконеогенезде фруктоза 1,6-бисфофатаза 1 ферментін тежейді. Fru 2,6 P2 гликолиз бен глюконеогенезді ерекше реттейді, сондықтан бұл қарама-қарсы жолдар арасында ауысуға қажетті маңызды сигнал болып табылады. Бұл фермент фруктоза және манноза метаболизміне қатысады. Фермент бауырдағы көмірсулар метаболизмін реттеуде маңызды рөл атқарады және көбінесе бауыр, бүйрек және жүрек мүшелерінде көп мөлшерде кездеседі. Сүтқоректілерде бірнеше ген әртүрлі изоформаларды кодтайды, олардың әрқайсысы тіндерде таралуы және ферменттік активтілігі бойынша ерекшеленеді. PFK 2 өзінің ерекше құрылысымен «бифункционалды фермент» деп аталады: екеуі де бір белок гомодимерінде орналасқан болса да, оның екі домені тәуелсіз ферменттер ретінде жұмыс істейді. Бір ұшы – киназа домені (PFK 2), ал екінші ұшы – фосфатаза домені (FBPase 2) болып табылады. Сүтқоректілердегі генетикалық механизмдер тіндердің ерекше қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін әртүрлі PFK 2 изоформаларын кодтайды. Жалпы функциясы бірдей болғанымен, изоформалар ферменттік қасиеттерінде шағын айырмашылықтарға ие және оларды реттеудің әртүрлі тәсілдерімен басқарылады; осы айырмашылықтар төменде талқыланады.
Phosphofructokinase 2 (6 phosphofructo 2 kinase, PFK 2) or fructose bisphosphatase 2 (FBPase 2), is an enzyme indirectly responsible for regulating the rates of glycolysis and gluconeogenesis in cells. It catalyzes formation and degradation of a significant allosteric regulator, fructose 2,6 bisphosphate (Fru 2,6 P2) from substrate fructose 6 phosphate. Fru 2,6 P2 contributes to the rate determining step of glycolysis as it activates enzyme phosphofructokinase 1 in the glycolysis pathway, and inhibits fructose 1,6 bisphosphatase 1 in gluconeogenesis. Since Fru 2,6 P2 differentially regulates glycolysis and gluconeogenesis, it can act as a key signal to switch between the opposing pathways. This enzyme participates in fructose and mannose metabolism. The enzyme is important in the regulation of hepatic carbohydrate metabolism and is found in greatest quantities in the liver, kidney and heart. In mammals, several genes often encode different isoforms, each of which differs in its tissue distribution and enzymatic activity. PFK 2 is known as the "bifunctional enzyme" because of its notable structure: though both are located on one protein homodimer, its two domains act as independently functioning enzymes. One terminus serves as a kinase domain (for PFK 2) while the other terminus acts as a phosphatase domain (FBPase 2). In mammals, genetic mechanisms encode different PFK 2 isoforms to accommodate tissue specific needs. While general function remains the same, isoforms feature slight differences in enzymatic properties and are controlled by different methods of regulation; these differences are discussed below.
Құрылымы
Бифункционалды белоктың мономерлері екі функционалдық доменге нақты бөлінеді. Киназа домені N-терминальды бөлігінде орналасқан. Ол орталық алты жіпті β-парақтан тұрады, онда бес параллель жіп және жеті α-спиральмен қоршалған антипараллель жиек жіп бар. PFK 2 домені аденолатциклазаны қоса алғанда, мононуклеотидтерді байланыстыратын белоктардың суперавтобасымен тығыз байланысты сияқты көрінеді. Ал фосфатаза домені C-терминальды бөлігінде орналасқан. Ол фосфоглицерат мутазалары мен қышқыл фосфатазаларын қамтитын белоктар отбасына ұқсайды. Доменнің аралас α/β құрылымы бар, алты жіпті орталық β-парақтан және молекуланың презумпциялық активті ортасын жабатын қосымша α-спиральді субдоменнен тұрады. Бұл орталық каталитикалық ядро PFK 2-нің барлық формаларында сақталғанымен, әртүрлі аминқышқыл тізбектерінің немесе альтернативті тілімінің нәтижесінде изоформаларда шағын құрылымдық вариациялар бар. Аз ғана ерекшеліктерден басқа, PFK 2 ферменттерінің мөлшері әдетте 55 кДа шамасында болады.
PFKB4: Ұрық (T-түрі)
3-хромосомада орналасқан PFKB4 гені адамның ұрықша тінінде PFK2-ні экспрессиялайды. PFK4 кодтайтын PFK2 ферменттерінің мөлшері шамамен 54 кДа және бауыр ферментінің мөлшерімен салыстырылады, сондай-ақ бұлшықет тіні сияқты, протеинкиназа фосфорилдану орнына ие емес. Бұл изоформа простата қатерлі ісігі жасушаларының тірі қалуы үшін модификацияланып, жоғары экспрессияланғаны анықталды.
Клиникалық маңызы
Бұл ферменттер тобы гликолиз және глюконеогенез деңгейін сақтайтындықтан, метаболизмді, әсіресе қант диабеті мен қатерлі жасушаларды бақылауда емдік әрекет ету үшін зор мүмкіндіктер береді. PFK2/FBPase2 активтілігін реттеу жүрек жұмысымен, әсіресе ишемиямен және гипоксияға қарсы тұрумен байланысты екені анықталды. Зерттеушілер PFK2 гендерінің осы сезімтал қасиеті күшті, эволюциялық физиологиялық бейімделу болуы мүмкін деп жорамалдайды. Ақырында, PFK2/FBPase2 белгісін кодтайтын Pfkfb2 гені шизофренияға деген бейімділікпен байланысты.