Fosfofrutoquinase

Para a fosfofrutoquinase típica do 3º paso da glicólise ver fosfofrutoquinase 1.

A fosfofrutoquinase (PFK) é un encima do grupo das quinases que fosforila a frutosa 6-fosfato orixinando unha frutosa con dous grupos fosforilo. Intervén na glicólise. É un encima alostérico. Existen dous tipos de fosfofrutoquinase chamados fosfofrutoquinase 1 e 2, segundo en que carbonos realicen a fosforilación.

A transferencia catalizada encimaticamente dun grupo fosforilo desde o ATP é unha importante reacción que intervén en moitos procesos biolóxicos.^[1] Un dos encimas que utiliza esta reacción é a fosfofrutoquinase que intervén na terceira reacción da ruta da glicólise, que é un paso regulatorio chave desta vía, e que transforma a frutosa 6-fosfato en frutosa 1,6-bisfosfato.^[2][3]

A fosfofrutoquinase é un homotetrámero en bacterias e mamíferos (nos cales cada monómero posúe dous dominios similares) e un octámero en lévedos (nos que hai 4 cadeas alfa na PFK1. e 4 cadeas beta na PFK2; esta última, igual que os monómeros de mamífero, posúe dous dominios similares).^[3]

Esta proteína pode usar o modelo morfeeína de regulación alostérica no cal os monómeros poden ter dúas conformacións distintas orixinando dous homooligómeros distintos, e poden cambiar entre unha conformación e a outra.^[4]

A fosfofrutoquinase bacteriana ten uns 300 aminoácidos, e os estudos estruturais deste encima bacteriano indican que consta de dous lóbulos similares (alfa/beta): un implicado na unión do ATP e o outro que contén o sitio activo para a unión do substrato e o sitio alostérico (un sitio de unión para unha molécula regulatoria, distinto do sitio activo, que afecta a actividade do encima). As subunidades tetrámeras idénticas adoptan dúas conformacións diferentes posibles: no estado pechado, un ión magnesio uinido ao encima establece unha ponte cos grupos fosforilo dos produtos do encima (ADP e frutosa 1,6- bisfosfato); e no estado aberto, o ión magnesio únese só ao ADP,^[5] xa que os dous produtos están agora separados. Estas conformacións crese que son estadios sucesivos dun conxunto de reaccións que require o peche da subunidade para que as dúas moléculas se poñan o suficientemente xuntas para reaccionaren.^[5]

A deficiencia en fosfofrutoquinase 1 orixina glicoxenose tipo VII (enfermidade de Tarui), un trastorno autosómico recesivo caracterizado por náuseas graves, vómitos, cambras musculares e mioglobinuria en resposta a exercicios vigorosos e intensos explosivos.^[3] Os pacientes poden xeralmente levar unha vida normal simplemente aprendendo a axustar os seus niveis de actividade.^[3]

1. ↑ Evans PR, Hellinga HW (1987). "Mutations in the active site of Escherichia coli phosphofructokinase". Nature 327 (6121): 437–439. PMID 2953977. doi:10.1038/327437a0. 
2. ↑ Wegener G, Krause U (2002). "Different modes of activating phosphofructokinase, a key regulatory enzyme of glycolysis, in working vertebrate muscle". Biochem. Soc. Trans. 30 (2): 264–270. PMID 12023862. 
3. ↑ ^{3,0 3,1 3,2 3,3} Raben N, Exelbert R, Spiegel R, Sherman JB, Nakajima H, Plotz P, Heinisch J (1995). "Functional expression of human mutant phosphofructokinase in yeast: genetic defects in French Canadian and Swiss patients with phosphofructokinase deficiency". Am. J. Hum. Genet. 56 (1): 131–141. PMC 1801305. PMID 7825568. 
4. ↑ T. Selwood and E. K. Jaffe. (2011). "Dynamic dissociating homo-oligomers and the control of protein function.". Arch. Biochem. Biophys. 519 (2): 131–43. PMC 3298769. PMID 22182754. doi:10.1016/j.abb.2011.11.020. 
5. ↑ ^{5,0 5,1} Shirakihara Y, Evans PR (1988). "Crystal structure of the complex of phosphofructokinase from Escherichia coli with its reaction products". J. Mol. Biol. 204 (4): 973–994. PMID 2975709. doi:10.1016/0022-2836(88)90056-3.