Кіріспе
Фермент Глюкоза-6 фосфатаза ферменті (EC 3.1. 3. 9, G6Pase; жүйелі атауы D глюкоза-6 фосфат фосфогидролазы) глюкоза-6 фосфатының гидролизіне катализаторлық әсер етеді, нәтижесінде фосфат тобы және еркін глюкоза пайда болады: D глюкоза-6 фосфат + H2O = D глюкоза + фосфат Глюкоза глюкоза тасымалдаушы мембраналық ақуыздар арқылы жасушадан шығарылады. Бұл катализ глюконеогенездің соңғы сатысын аяқтап, қандағы глюкоза деңгейін гомеостаздық реттеуде маңызды рөл атқарады. Глюкоза-6 фосфатазасы - G6P, глюкоза және фосфат тасымалдаушыларын қоса алғанда, бірнеше компонентті ақуыздардың кешені. Фосфатазаның негізгі қызметін глюкоза-6 фосфатазаның каталитикалық кіші бірлігі атқарады. Адамда каталитикалық кіші бірліктің үш изофермісі бар: G6PC кодтайтын глюкоза-6 фосфатаза α; G6PC2 кодтайтын IGRP; және G6PC3 кодтайтын глюкоза-6 фосфатаза β. Глюкоза-6 фосфатаза α және глюкоза-6 фосфатаза β екеуі де функционалдық фосфогидролаздар болып табылады және G6P гидролизіне қатысты белсенді сайттың құрылымы, топологиясы, әрекет механизмі және кинетикалық қасиеттері ұқсас. Ал IGRP- нің гидролаза белсенділігі жоқ, ал панкреатикалық инсулин секрециясын ынталандыруда басқаша рөл атқарады.
The enzyme glucose 6 phosphatase (EC 3.1.3.9, G6Pase; systematic name D glucose 6 phosphate phosphohydrolase) catalyzes the hydrolysis of glucose 6 phosphate, resulting in the creation of a phosphate group and free glucose:
D glucose 6 phosphate + H2O = D glucose + phosphate
Glucose is then exported from the cell via glucose transporter membrane proteins. This catalysis completes the final step in gluconeogenesis and therefore plays a key role in the homeostatic regulation of blood glucose levels. Glucose 6 phosphatase is a complex of multiple component proteins, including transporters for G6P, glucose, and phosphate. The main phosphatase function is performed by the glucose 6 phosphatase catalytic subunit. In humans, there are three isozymes of the catalytic subunit: glucose 6 phosphatase α, encoded by G6PC; IGRP, encoded by G6PC2; and glucose 6 phosphatase β, encoded by G6PC3. Glucose 6 phosphatase α and glucose 6 phosphatase β are both functional phosphohydrolases, and have similar active site structure, topology, mechanism of action, and kinetic properties with respect to G6P hydrolysis. In contrast, IGRP has almost no hydrolase activity, and may play a different role in stimulating pancreatic insulin secretion.
Құрылымы мен қызметі
Ашық келісімге қол жеткізілмегенімен, көптеген ғалымдар глюкоза-6 фосфатазаның каталитикалық қасиеттерін есепке алу үшін субстраттық тасымалдау моделін қолданады. Бұл модельде глюкоза-6 фосфатазаның селективтілігі төмен. Глюкоза-6 фосфатының көшірмесін тасымалдаушы белок (T1) жүзеге асырады, ал эндоплазмалық тор (ER) фосфат тобының (T2) және глюкозаның (T3) шығуына мүмкіндік беретін құрылымдарды қамтиды. Глюкоза-6 фосфатаза 357 амин қышқылдарынан тұрады және тоғыз трансмембраналық тікұшақпен эндоплазмалық торға (ЭТ) бекітіледі. Оның N терминалы мен белсенді орны ER-дің люмен жағында, ал C терминалы цитоплазмаға шығады. Глюкоза-6 фосфатазаның ER- мен тығыз байланысының арқасында оның нақты құрылымы белгісіз болып қалады. Алайда, реттілік сәйкестендіру Глюкоза-6 фосфатазаның Curvularia inaequalis- де кездесетін хлор- пероксидазаның ванадийді құрайтын белсенді орнымен құрылымы ұқсас екенін көрсетті. Глюкоза-6 фосфатаза α катализінің pH кинетикалық зерттеулерінің негізінде глюкоза-6 фосфатының гидролизі ковалентті фосфогистидин глюкоза-6 фосфатының аралық құралы арқылы аяқталды. Глюкоза-6 фосфатазаның белсенді орны бастапқыда липид фосфатазаларында, қышқыл фосфатазаларында және ванадий галопероксидазаларында кездесетін фосфат белгісінің сақталуы арқылы анықталды. Осылайша, бұлшықеттер сақтаған гликоген дене клеткаларының қалған бөлігіне әдетте қол жетімді болмайды, өйткені глюкоза-6 фосфаты, егер дефосфорилирленбесе, сарколема арқылы өте алмайды. Фермент ораза тұту кезінде және глюкоза деңгейі төмен болған кезде маңызды рөл атқарады. Ашаршылық пен диабет бауырдағы глюкоза-6 фосфатазаның белсенділігін екі-үш есеге арттырады.
Клиникалық маңызы
Глюкоза-6 фосфатаза жүйесінің, атап айтқанда глюкоза-6 фосфатаза α-ның (глюкоза-6 фосфатаза α), глюкоза-6 транспортерінің (G6PT) және глюкоза-6 фосфатаза β-ның (глюкоза-6 фосфатаза β немесе G6PC3) суббұйымдарының мутациялары интерпандиалдық глюкоза гомеостазын және нейтрофилдер функциясы мен гомеостазын сақтаудағы кемшіліктерге әкеледі. Глюкоза-6 фосфатаза α және G6PT- нің мутациялары I типті гликогенді сақтау ауруына (GSD 1, фон Гирке ауруы) әкеледі. Нақтырақ айтқанда, глюкоза-6 фосфатаза α- ның мутациясы 1a типті гликогенді сақтау ауруына әкеледі, бұл бауыр мен бүйректерде гликоген мен майдың жиналуымен сипатталады, нәтижесінде гепатомегалия мен реномегалия пайда болады. GSD 1a клиникалық түрде анықталған GSD 1 жағдайларының шамамен 80% - ын құрайды. G6PT- нің болмауы GSD 1b (GSD 1b) түріне әкеледі, ол G6PT- нің болмауымен сипатталады және клиникалық түрде пайда болған жағдайлардың 20% - ын құрайды. GSD 1a-ның нақты себебі генетикалық деңгейде пайда болатын мәнсіз мутациялар, оқу шеңберіндегі ауытқумен немесе ауытқусыз енгізілген/жойылған немесе шплис орнындағы мутациялардан туындайды. Сонымен қатар жүрек және мочеполовых ағзалардың бұзылуына әкелуі мүмкін. Бұл үшінші топтағы жетіспеушілікке G6PT жетіспеушілігі де әсер етеді, өйткені глюкоза-6 фосфатаза- β ER люменінде орналасқан, сондықтан глюкоза-6 фосфатаза- β жетіспеушілігінің ұқсас белгілері GSD 1b- ге байланысты болуы мүмкін. Нейтрофилдердің гликозильдеуі нейтрофилдердің белсенділігіне қатты әсер етеді, сондықтан оны туа біткен гликозильдеу бұзылуы ретінде де жіктеуге болады.