Кіріспе
Фосфоглицераткиназа ферменті (PGK 1) - фосфат тобын 1,3- бисфоглицераттан (1,3 BPG) АДФ-ға кері қайтаратын катализдік фермент. PGK - гликолизде, гликолиттік жолдың бірінші АТФ-ты өндіретін сатысында қолданылатын негізгі фермент. Глюконеогенез кезінде PGK катализаторы реакция кері бағытта жүреді, ADP және 1,3 BPG пайда болады. Адамда PGK- ның екі изофермі, PGK1 және PGK2 анықталды. Изоферменттердің амин қышқылдарының реттілігі 87 88% бірдей және олар құрылымдық және функционалдық жағынан ұқсас болса да, олардың әртүрлі орналасулары бар: автосомалық генмен кодталған PGK2 мейотикалық және постмейотикалық сперматогенді жасушаларға тән, ал X хромосомасында кодталған PGK1 барлық жасушаларда кең таралған. Адамның тек сперматогенез кезінде ғана экспрессияланатын PGK2 изоферметигінің тышқанның сперматозоидтар қызметі үшін маңызды екені дәлелденді.
Phosphoglycerate kinase (PGK 1) is an enzyme that catalyzes the reversible transfer of a phosphate group from 1,3 bisphosphoglycerate (1,3 BPG) to ADP producing 3 phosphoglycerate (3 PG) and ATP :
1,3 bisphosphoglycerate + ADP glycerate 3 phosphate + ATP
Like all kinases it is a transferase. PGK is a major enzyme used in glycolysis, in the first ATP generating step of the glycolytic pathway. In gluconeogenesis, the reaction catalyzed by PGK proceeds in the opposite direction, generating ADP and 1,3 BPG. In humans, two isozymes of PGK have been so far identified, PGK1 and PGK2. The isozymes have 87 88% identical amino acid sequence identity and though they are structurally and functionally similar, they have different localizations: PGK2, encoded by an autosomal gene, is unique to meiotic and postmeiotic spermatogenic cells, while PGK1, encoded on the X chromosome, is ubiquitously expressed in all cells. The human isozyme PGK2, which is only expressed during spermatogenesis, was shown to be essential for sperm function in mice.
Шолу
PGK барлық тірі организмдерде кездеседі және оның реті эволюция барысында жоғары деңгейде сақталған. Фермент 415 қалдық мономері ретінде бар, оның ішінде екі бірдей өлшемді домендер бар, олар ақуыздың N және C нүктелеріне сәйкес келеді. 3 фосфоглицерат (3 PG) N терминалына, ал нуклеотидтік субстраттар, MgATP немесе MgADP ферменттің C терминалды доменіне байланады. Бұл екі доменді кеңейтілген құрылым гексокиназада кездесетінге ұқсас, үлкен масштабтағы "бүйірленіп бүгілетін" конформациялық өзгерістермен байланысты. Белгінің екі доменін ажыратқыш бөліп, екі альфа-перекселімен байланыстырады. Субстраттың біріне байлану конформациялық өзгерісті тудыратын болса да, тек екі субстратты байлау арқылы ғана доменді жабу пайда болады, бұл фосфат тобының ауысуына әкеледі. Бивалентті металл фермент лигандыларына байланған фосфат тобының теріс зарядтарын қоршауға көмектеседі, бұл нуклеофилдік шабуылға жол береді; бұл зарядты тұрақтандыру фосфотрансферлік реакцияның типтік сипаты болып табылады. ПГК екі субстратты да байлаған кезде ион доменді жабуға да ықпал етуі мүмкін деген теория бар. Алдымен гликолиттік реакция кезінде АДФ бета-фосфаты 1,3 БПГ 1 фосфатына нуклеофилді шабуыл жасайды. Ферменттегі Lys219 фосфат тобын субстратқа бағыттайды. PGK жабық ферменттегі байланған субстраттың орналасуына қарағанда артықшылықты зарядты тұрақтандырылған өтпелі күйден өтеді, өйткені өтпелі күйде барлық үш фосфатты оттегі лигандтармен тұрақтандырылады, ал бастапқы байланған күйде тек екі тұрақтандырылған оттегі. Гликолиттік жолда 1,3 BPG фосфат доноры болып табылады және жоғары фосфорил беру әлеуетке ие. PGK фосфат тобын 1,3 BPG-ден ADP-ге ATP алу үшін катализдейді, ал алдыңғы гликолиттік қадамның көміртек тотығу реакциясы (глицералдегид-3 фосфатын 3 фосфоглицератқа айналдыру) мүмкін.
Реттеу
Ферментті әр түрлі көп құнды аниондардың, мысалы пирофосфат, сульфат, фосфат және цитраттың төмен концентрациясы белсендіреді. MgATP және 3PG жоғары концентрациясы PGK- ні белсендіреді, ал Mg2+ жоғары концентрациясы ферментті бәсекеге қабілетті емес ингибициялайды. PGK нуклеотидтік субстраттарға кең ерекшелік көрсетеді. Оның белсенділігін салицилаттар тежейді, олар ферменттің нуклеотидтік субстратын еліктейді. Макромолекулалық үйлестірудің компьютерлік симуляцияларда да, жасушаның ішкі жағын симуляциялайтын ин витро ортада да PGK белсенділігін арттыратыны дәлелденді; үйлестіру нәтижесінде фермент ферменттік белсенділігі жоғары және тығыз болады. формасына байланысты гемолитті және миопатиялық формалар бар. Х-пен байланысты болғандықтан, бұл белгі бір Х хромосомасы бар еркектерде толық көрінеді; зардап шеккен әйелдер әдетте симптомсыз болады. PGK - тікелей гликолиттік жолдағы X- байланысты генмен кодталған жалғыз фермент. Гемолиттік анемия кезінде эритроциттерде PGK жетіспеушілігі пайда болады. Қазіргі уақытта PGK жетіспеушілігін емдеудің нақты әдісі жоқ. PGK1 - нің артық экспрессиялары асқазан қатерлі ісігімен байланысты және асқазан қатерлі ісігі жасушаларының инвазивтілігін арттыратыны анықталды. Фермент ісікті жасушалар бөліп шығарады және ангиогендік процеске қатысады, бұл ангиостатинді босатуға және ісікті қан тамырларының өсуін тежеуге әкеледі.