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.
This enzyme is not to be confused with Bisphosphoglycerate mutase which catalyzes the conversion of 1,3 bisphosphoglycerate to 2,3 bisphosphoglycerate. Phosphoglycerate mutase (PGM) is any enzyme that catalyzes step 8 of glycolysis the internal transfer of a phosphate group from C 3 to C 2 which results in the conversion of 3 phosphoglycerate (3PG) to 2 phosphoglycerate (2PG) through a 2,3 bisphosphoglycerate intermediate. These enzymes are categorized into the two distinct classes of either cofactor dependent (dPGM) or cofactor independent (iPGM). The dPGM enzyme is composed of approximately 250 amino acids and is found in all vertebrates as well as in some invertebrates, fungi, and bacteria. The iPGM class is found in all plants and algae as well as in some invertebrate, fungi, and Gram positive bacteria. This class of PGM enzyme shares the same superfamily as alkaline phosphatase.
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.