Введение

Класс ферментов Этот фермент не следует путать с бисфосфоглицерат мутазой, которая катализирует преобразование 1, 3- бисфосфоглицерата в 2, 3- бисфосфоглицерат. Фосфоглицератная мутаза (PGM) - любой фермент, который катализирует 8-й этап гликолиза, внутреннюю передачу фосфатной группы от C3 к C2, что приводит к преобразованию 3 фосфоглицерата (3PG) в 2 фосфоглицерата (2PG) через 2,3-бисфосфоглицератный промежуток. Эти ферменты подразделяются на два отдельных класса: зависимые от кофактора (dPGM) или независимые от кофактора (iPGM). Фермент dPGM состоит из приблизительно 250 аминокислот и встречается у всех позвоночных, а также у некоторых беспозвоночных, грибков и бактерий. Класс iPGM встречается во всех растениях и водорослях, а также у некоторых беспозвоночных, грибков и грамположительных бактерий. Этот класс ферментов PGM принадлежит к тому же суперсемейству, что и щелочные фосфатазы.

Механизм

PGM является изомеразным ферментом, эффективно переносящим фосфатную группу (PO43−) с C3 углерода 3 фосфоглицерата на C2 углерод, образуя 2 фосфоглицерат. В общей сложности существует три реакции, которые может катализировать dPGM: реакция мутазы, в результате которой происходит преобразование 3PG в 2PG и наоборот, реакция фосфатазы, создающая фосфоглицерат из 2,3 бисфосфоглицерата, и реакция синтеза, производящая 2,3 бисфосфоглицерата из 1,3 бисфосфоглицерата, аналогичная ферменту бисфосфоглицерат мутазы. Кинетические и структурные исследования дали доказательства того, что dPGM и бисфосфоглицерат мутаза являются параллельными структурами. Реакция каталитической мутазы включает в себя две отдельные фосфорильные группы, и конечный фосфат на 2-м углероде не является тем же фосфатом, который удален с 3-го углерода. В начальном состоянии фермента, зависящего от кофактора, активный сайт содержит комплекс фосфогистидина, образованный фосфорилированием специфического остатка гистидина. Когда фосфоглицерат 3 попадает в активное место, фосфогистидиновый комплекс расположен так, чтобы облегчить перенос фосфата из фермента на субстрат C2, создавая 2,3-бисфосфоглицератный промежуточный продукт. Дефосфорилирование фермента гистидина вызывает локальное аллостерическое изменение конфигурации фермента, которое теперь выравнивает фосфатную группу 3C субстрата с гистидином активного места фермента и облегчает перенос фосфата, возвращая фермент в его первоначальное фосфорилированное состояние и высвобождая продукт 2- фосфоглицерат. Для dPGM необходим кофактор 2,3-бисфосфоглицерат. В отличие от этого, класс iPGM не зависит от 2,3-бисфосфоглицерата и катализирует внутримолекулярную передачу фосфатной группы на монофосфоглицератах с использованием фосфосерин-посредника.

Регулирование

Фосфоглицерат мутаза имеет небольшую положительную свободную энергию Гиббса, и эта реакция протекает легко в обоих направлениях. Поскольку это обратимая реакция, она не является местом основных механизмов регулирования или схем регулирования гликолитического пути. Анионные молекулы, такие как ванадат, ацетат, ион хлорида, фосфат, 2-фосфогликолат и N [трис (((гидроксиметил) метил 2-амино]этаносульфонат, являются известными ингибиторами мутазной активности dPGM. Исследования показали, что dPGM чувствителен к изменениям ионной концентрации, при этом увеличение концентрации солей приводит к активации фосфатазной активности фермента и ингибированию его мутазной активности. Известно, что некоторые соли, такие как ККЛ, являются конкурентными ингибиторами в отношении 2 фосфоглицерата и активности мутазы. Как фосфат, так и 2- фосфогликолат являются конкурентными ингибиторами мутазной активности по отношению к субстратам 2- фосфоглицерат и 2, 3- бисфосфоглицерат.

Клиническое значение

У человека ген PGAM2, кодирующий этот фермент, расположен на коротком рукаве хромосомы 7. Дефицит фосфоглицератной мутазы вызывает заболевание хранения гликогена типа Х, редкое аутосомно- рецессивное генетическое расстройство с симптомами от легкого до умеренного; не считается опасным для жизни и может быть управлено с помощью изменений образа жизни. Это представляет собой метаболическую миопатию и является одной из многих форм синдромов, ранее называемых мышечной дистрофией. Дефицит PGAM1 влияет на печень, а дефицит PGAM2 влияет на мышцы. Начало заболевания обычно отмечается в детстве и в раннем взрослом возрасте, хотя некоторые, кто может быть слегка поражен этим расстройством, могут не знать, что у них это расстройство. Пациенты с дефицитом PGAM обычно бессимптомны, за исключением тех случаев, когда они участвуют в кратковременных, напряженных усилиях, которые могут вызвать миалгии, судороги, мышечный некроз и миоглобинурию. Необычной патологической особенностью дефицита PGAM является ассоциация с трубчатыми агрегатами. Симптомы - непереносимость физических нагрузок или физической активности, судороги и мышечные боли. Постоянная слабость встречается редко. Болезнь не прогрессирует и имеет отличный прогноз.