Кіріспе

Фосфоенолпируват карбоксиканазы ферменті (PEPCK) - глюконеогенездің метаболистік жолында қолданылатын лизалар тұқымдасына жататын фермент. Ол оксалоацетатты фосфоенолпируват пен көмірқышқыл газына айналдырады. Ол цитозолды және митохондриялық екі түрде кездеседі.

Құрылымы

Адамда PEPCK- нің екі изоформасы бар; цитозолды формасы (SwissProt P35558) және митохондриялық изоформасы (SwissProt Q16822), олардың реттілік сәйкестігі 63, 4% - ды құрайды. Цитозолдық форма глюконеогенезде маңызды. Алайда, митохондриядан цитозолға ПЭП-ті тасымалдаудың белгілі бір механизмі бар, ол үшін арнайы мембраналық тасымалдау ақуыздарын қолдану керек. PEP-тің ішкі митохондриялық мембрана арқылы тасымалдануы митохондриялық трикарбоксилат тасымалдауының ақуызын және аздап аденин нуклеотид тасымалдаушысын қамтиды. Сонымен қатар, PEP/пируват тасымалдаушысын қолдану мүмкіндігі де айтылды. PEPCK- ның рентгендік құрылымы PEPCK ферментінің құрылымы мен механизмін көрсетеді. Mn2+, Mn2+ фосфоенолпируват (PEP) және Mn2+ GDP- мен комплекстелген тауық бауыры PEPCK митохондриялық изоформасы оның құрылымы және осы ферменттің реакцияларды қалай катализациялағаны туралы ақпарат береді. Delbaere және басқалар. (2004) Е. coli- дегі PEPCK- ні анықтады және белсенді сайттың C терминалды домен мен N терминалды доменнің арасында орналасқанын анықтады. Осы домендердің ауысуы кезінде белсенді сайттың жабылуы байқалды. Фосфорил топтары PEPCK әрекеті кезінде көшіріледі, бұл ATP-нің PEPCK-ге байлануы кезінде фосфорил топтарының көлеңкеленген конформациясымен жеңілдетіледі.

Механизм

PEPCKаза оксалоацетатты фосфоенолпируват пен көмірқышқыл газына айналдырады. PEPCK гликолиз мен Кребс циклының арасындағы тұйықта әрекет еткендіктен, C4 молекуласының декарбоксилделуін және C3 молекуласын пайда етеді. ГПТ болған кезде глюконеогенездегі алғашқы қадам ретінде PEPCK оксалоацетат (OAA) -ті оксалоацетат пен фосфорилаттарға айналдырады. Фосфатты көшіргенде реакция нәтижесінде ЖІӨ молекуласы пайда болады. Бұл реакция мүмкін болса да, кинетика өте қолайсыз, сондықтан мутанттар өте баяу өседі немесе мүлдем өспейді. Глюконеогенезде PEPCK C- нің рөлі лимон қышқылы циклының әсерінен болуы мүмкін, оның белсенділігі PEPCK C- нің көптігіне тікелей байланысты екені анықталды. Бұрынғы зерттеулер көрсеткендей, тек қана PEPCK C деңгейі тышқан басындағы глюконеогенезге аса байланысты емес. Кейс-Уэстерн Резерв университетінің зерттеушілері мысықтардың скелеттік бұлшық еттеріндегі цитозольді PEPCK-нің шамадан тыс экспрессиясы олардың белсендірек, агрессивтірек болуына және қалыпты мысықтарға қарағанда ұзақ өмір сүруіне себепші болатынын анықтады; метаболикалық супермысықтарды қараңыз.

Өсімдіктер

PEPCK - C4 және CAM өсімдіктерінің органикалық емес көміртекті концентрациялау механизмдерінде қолданылатын үш декарбоксилдеу ферментінің бірі. Қалғандары - NADP малик ферменті және NAD малик ферменті. С4 көміртекті бекіту кезінде көмірқышқыл газды алдымен фосфоенолпируватпен біріктіріп мезофилде оксалоацетат түзеді. PEPCK C4 типті өсімдіктерінде оксалоацетат аспартатқа айналады, ол түйін қабығына жетеді. Қаптама қабықшаларындағы жасушаларда аспартат қайтадан оксалоацетатқа айналады. PEPCK буферлік окталоацетатты декарбоксилдеп, көмірқышқыл газын шығарады, содан кейін оны Рубиско ферменті бекітеді. PEPCK-мен өндірілген әрбір көмірқышқыл газының молекуласына бір молекула АТФ жұмсалады. PEPCK митохондрияда жұмыс істейтіндігі анықталған сүтқоректілерге қарағанда, цитозолдағы әсері жергілікті орналасқан C4 көміртекті бекітуге ұшыраған өсімдіктерде әрекет етеді. Ол өсімдіктердің әртүрлі бөліктерінде кездесетін болса да, тек қана белгілі бір жасуша түрлерінде, соның ішінде флоэманың аймақтарында ғана байқалады. Сонымен қатар, қиярда (Cucumis sativus L.) өсімдіктің жасушалық рН-ін төмендететін бірнеше әсерлер арқылы PEPCK деңгейі көтерілетіндігі анықталды, бірақ бұл әсерлер өсімдіктің бір бөлігіне тән. Mycobacterium tuberculosis вирусының PEPCK вирусы мида цитокин белсенділігін арттыра отырып, иммундық жүйені қозғайды. Нәтижесінде, PEPCK туберкулезге қарсы тиімді суббұрыш вакцинасын әзірлеуде қолайлы құрамдас бөлігі болуы мүмкін екені анықталды. Сондықтан, PEPCK M, әсіресе қоректік заттардың шектеулі болуы немесе басқа да стресс жағдайларында, қатерлі ісік жасушаларында рөл атқара алады.

Адамда

PEPCK C өндірісі мен белсенділігі жағынан көптеген факторлармен жақсартылған. PEPCK C генінің транскрипциясын глюкагон, глюкокортикоидтар, ретино қышқылы және аденозин 3', 5' монофосфат (cAMP) ынталандырады, ал инсулин оны тежейді. Осы факторлардың ішінде 1 типті қант диабеті кезінде жетіспейтін гормон - инсулин басым болып саналады, өйткені ол көптеген стимуляциялық элементтердің транскрипциясын тежейді. Ұзаққа созылған ацидоз кезінде PEPCK C бүйректің проксимальді түтікшелерінің шеті жасушаларында жоғары реттеледі, бұл NH3 - ті көбірек бөліп, осылайша HCO3 - - - ті көбірек өндіреді. PEPCK- нің GTP- ерекше белсенділігі Mn2+ және Mg2+ бар кезде жоғары болады. Сонымен қатар, гиперреактивті цистеин (C307) Mn2+ белсенді сайтқа байлануына қатысады.

Өсімдіктер

Жоғарыда айтылғандай, өсімдіктерді төмен рН-мен амоний хлоридімен суарғанда, PEPCK мөлшері көбейді, бірақ жоғары рН-мен мұндай әсер болмайды.

Жіктеу

Ол ЕО 4.1.1 нөмірімен жіктеледі. Реакцияны жүргізу үшін энергия көзіне қарай бөлінетін үш негізгі түрі бар: 4.1.1.32 GTP (PCK1, PCK2) 4.1.1.38 дифосфат 4.1.1.49 АТФ