Kinaza pirogronianowa (EC 2.7.1.40) jest enzymem z klasy transferaz . Bierze udział w szlaku glikolitycznym . Katalizuje przeniesienie grupy fosforanowej z fosfoenolopirogronianu na ADP , przez co tworzy się jedna cząsteczka pirogronianu i jedna cząsteczka ATP .

Po lewej: struktura nieaktywnej kinazy pirogronianowej. Po prawej: struktura aktywnej formy kinazy pirogronianowej. Kolor różowy - aktywatory allosteryczne; zielony - jony magnezowe; żółty - fosfoenolopirogronian

Reakcja^[1]

+ ADP + H⁺

Biochem reaction arrow foward NNNN horiz med.png

pirogronian

Glikoliza

Reakcja przeprowadzana przez kinazę pirogronianową jest finalnym etapem w glikolizie , dzięki któremu tworzony jest pirogronian - ostateczny produkt glikolityczny u tlenowców . Jednakże, beztlenowce przeprowadzają dodatkową reakcję. Dehydrogenaza mleczanowa wykorzystuje NADH , wyprodukowany przez dehydrogenazę aldehydu 3-fosfoglicerynowego , by zredukować pirogronian do mleczanu .

Izozymy

Ludzie posiadają dwa izozymy kinazy pirogronianowej.

• typ M ( mięśnie )
• typ L,R ( wątroba i erytrocyty )

Izozymy różnią się od siebie strukturą pierwszorzędową oraz sposobami regulacji.

Regulacja^[2]

Reakcja posiada ujemny potencjał zamiany energii swobodnej, podobnie jak dwie inne w glikolizie. Te trzy reakcje - fosforylacja glukozy, fosforylacja fruktozo-6-fosforanu oraz odłączenie grupy fosforanowej z fosfoenolopirogronianu - regulują ogólną aktywność szlaku glikolitycznego, i są generalnie nieodwracalne w warunkach fizjologicznych.

Aktywność kinazy pirogronianowej jest regulowana przez:

• substrat, fosfoenolopirogronian oraz fruktozo-1,6-bisfosforan , intermediat w procesie glikolizy; dlatego też, glikoliza przebiega szybciej, gdy jest obecna większa ilość substratu,
• ilość ATP , który jest ujemnym allosterycznie inhibitorem; podobnie przebiega regulacja w fosfofruktokinazie I ,
• acetylo-CoA (prawdopodobnie jako inhibitor),
• alaninę , ujemny modulator allosteryczny.

Wątrobowa kinaza pirogronianowa jest także regulowana pośrednio poprzez adrenalinę oraz glukagon , które wywierają swoje działanie na kinazie białkowej A. Kinaza białkowa fosforyluje wątrobową kinazę pirogronianową, dezaktywując ją. Mięśniowa kinaza pirogronianowa nie jest wrażliwa na kinazę białkową A, aktywowaną adrenaliną. Obecność glukagonu sygnalizuje głód, tzn. niski poziom glukozy. Wzrost stężenia cukru we krwi prowadzi do wydzielenia insuliny , która aktywuje fosfatazę fosfoprotein typu I, co w konsekwencji prowadzi do defosforylacji kinazy pirogronianowej, dzięki czemu jest znowu aktywna. Taka kontrola zapobiega jednoczesnej aktywności kinazy pirogronianowej oraz enzymów katalizujących odwrotną reakcję (karboksylaza pirogronianowa oraz karboksykinaza fosfoenolopirogronianowa).

Niedobór^[3]

Mutacje w planie budowy tego enzymu powodują schorzenie pod postacią deficytu kinazy pirogronianowej. Skutkuje to bardzo spowolnionym tempem przebiegu glikolizy. Jest to szczególnie niszczące dla komórek pozbawionych mitochondriów , ponieważ komórki te wykorzystują proces glikolizy jako ich jedyne źródło energii, gdyż cykl Krebsa jest niemożliwy dla nich do przeprowadzenia.

Przykładem mogą być krwinki czerwone, u których brak/niedobór kinazy pirogronianowej prowadzi do szybkiego wyczerpania zasobów ATP, przez co może wystąpić hemoliza . Dlatego też, deficyt tego enzymu może skutkować w pojawieniu się niedokrwistości hemolitycznej .

Glukoneogeneza

Kinaza pirogronianowa jest także enzymem regulatorowym w procesie glukoneogenezy , szlaku metabolicznego przebiegającego w wątrobie i polegającego na przekształcaniu pirogronianu i innych substancji w glukozę . Kiedy kinaza pirogronianowa jest dezaktywowana poprzez fosforylację (co ma miejsce podczas głodu, na skutek działania glukagonu), fosfoenolopirogronian nie może być przekształcany do pirogronianu. Jest on natomiast konwertowany do glukozy na drodze glukoneogenezy. Powstała wówczas glukoza jest wydalana z wątroby i rozprowadzana po organizmie, do tkanek, które potrzebują energii w stanie głodu.

Zobacz też

• glikoliza
• glukoneogeneza
• pirogronian

Przypisy

Linki zewnętrzne

• http://cmgm.stanford.edu/biochem200/regulation/
• http://www.genome.jp/dbget-bin/www_bget?ec:2.7.1.40