stringtranslate.com

Фруктозо-2,6-бисфосфат

Фруктозо-2,6-бисфосфат , сокращенно Fru-2,6- P2 , является метаболитом, который аллостерически влияет на активность ферментов фосфофруктокиназы 1 (PFK-1) и фруктозо-1,6-бисфосфатазы (FBPase-1) для регуляции гликолиза и глюконеогенеза . [1] Сам Fru-2,6- P2 синтезируется и расщепляется в обоих направлениях интегрированным бифункциональным ферментом фосфофруктокиназой 2 (PFK-2/FBPase-2), который также содержит домен фосфатазы и также известен как фруктозо-2,6-бисфосфатаза. [2] Активны или неактивны домены киназы и фосфатазы PFK-2/FBPase-2, зависит от состояния фосфорилирования фермента.

Фруктозо-6-p-фосфат фосфорилируется доменом киназы PFK-2/FBPase-2 до Fru-2,6- P 2 , когда PFK-2/FBPase-2 активна в дефосфорилированном состоянии. Это дефосфорилированное состояние благоприятствует высокому уровню инсулина, который активирует домен фосфатазы.

Синтез Fru-2,6- P 2 осуществляется посредством бифункционального фермента, содержащего как PFK-2, так и FBPase-2, который дефосфорилируется, что позволяет части PFK-2 фосфорилировать фруктозо-6-фосфат с использованием АТФ . Распад Fru-2,6- P 2 катализируется фосфорилированием бифункционального фермента, что позволяет FBPase-2 дефосфорилировать фруктозо-2,6-бисфосфат с образованием фруктозо-6-фосфата и P i . [3]

Влияние на метаболизм глюкозы

Fru-2,6- P 2 сильно активирует расщепление глюкозы в гликолизе посредством аллостерической модуляции (активации) фосфофруктокиназы 1 (PFK-1). Повышенная экспрессия уровней Fru-2,6- P 2 в печени аллостерически активирует фосфофруктокиназу 1, увеличивая сродство фермента к фруктозо-6-фосфату, одновременно уменьшая его сродство к ингибирующему АТФ и цитрату . В физиологической концентрации PFK-1 почти полностью неактивен, но взаимодействие с Fru-2,6- P 2 активирует фермент для стимуляции гликолиза и усиления расщепления глюкозы. [4]

Клеточный стресс в результате онкогенеза или повреждения ДНК, среди прочего, активирует определенные гены супрессором опухолей p53. Один из таких генов кодирует TP53-индуцируемый регулятор гликолиза и апоптоза (TIGAR); фермент, который ингибирует гликолиз, контролирует клеточные уровни активных форм кислорода и защищает клетки от апоптоза. Показано, что структура TIGAR почти идентична FBPase-2 на бифункциональном ферменте. TIGAR удаляет аллостерический эффектор, Fru-2,6- P 2. , поэтому активатор не увеличивает сродство фермента (PFK1) к его субстрату (фруктозо-6-фосфат). Кроме того, TIGAR также удаляет гликолитический промежуточный фруктозо-1,6-бисфосфат, продукт катализируемой PFK третьей реакции гликолиза и субстрат для следующей альдолазы четвертой реакции гликолиза. [5]

Регулирование производства

Концентрация Fru-2,6- P 2 в клетках контролируется посредством регуляции синтеза и распада PFK-2/FBPase-2. Основными регуляторами этого являются гормоны инсулин , глюкагон и адреналин , которые влияют на фермент через реакции фосфорилирования/дефосфорилирования.

Активация рецептора глюкагона (в первую очередь связанного с G s ) запускает выработку циклического аденозинмонофосфата (цАМФ), который активирует протеинкиназу А (PKA или цАМФ-зависимую протеинкиназу). PKA фосфорилирует фермент PFK-2/FBPase-2 на NH 2 -концевом остатке Ser с помощью АТФ, чтобы активировать активность FBPase-2 и ингибировать активность PFK-2 фермента, тем самым снижая уровни Fru-2,6- P 2 в клетке. При уменьшении количества Fru-2,6- P 2 гликолиз ингибируется, а глюконеогенез активируется.

Инсулин запускает противоположный ответ, активируя протеинфосфатазы, которые дефосфорилируют PFK-2, тем самым ингибируя домен FBPase-2. При наличии дополнительного Fru-2,6- P 2 происходит активация PFK-1, стимулирующая гликолиз и ингибирующая глюконеогенез . [3] [6] По состоянию на 2023 год, какие именно фосфатазы участвуют в опосредовании нисходящего эффекта инсулина, в частности, на PFK-2, в настоящее время неясно; известно, что протеинфосфатаза 1 участвует в опосредовании нисходящего эффекта инсулина по дефосфорилированию гликогенсинтазы , тем самым активируя ее.

Регуляция продукции сахарозы

Fru-2,6- P 2 играет важную роль в регуляции триозофосфатов, конечных продуктов цикла Кальвина . В цикле Кальвина 5/6 триозофосфатов перерабатываются для получения рибулозо-1,5-бисфосфата . Оставшаяся 1/6 триозофосфата может быть преобразована в сахарозу или сохранена в виде крахмала. Fru-2,6- P 2 ингибирует выработку фруктозо-6-фосфата, необходимого элемента для синтеза сахарозы. Когда скорость фотосинтеза в световых реакциях высока, триозофосфаты постоянно производятся, а выработка Fru-2,6- P 2 ингибируется, таким образом производя сахарозу. Выработка Fru-2,6- P 2 активируется, когда растения находятся в темноте и фотосинтез и триозофосфаты не производятся. [7]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Альфарук, Халид О.; Вердуско, Даниэль; Раух, Сирил; Муддатир, Абдель Халиг; Башир, Адиль Х. Х.; Эльхассан, Гамаль О.; Ибрагим, Мунтасер Э.; Ороско, Джулиан Дэвид Поло; Кардоне, Роза Анджела; Решкин, Стефан Дж.; Харгиндей, Сальвадор (18 декабря 2014 г.). «Гликолиз, метаболизм опухоли, рост и распространение рака. Новая этиопатогенетическая перспектива на основе pH и терапевтический подход к старому вопросу рака». Oncoscience . 1 (12): 777–802. doi : 10.18632/oncoscience.109 . PMC  4303887 . PMID  25621294.
  2. ^ Wu C, Khan SA, Peng LJ, Lange AJ (2006). «Роль фруктозо-2,6-бисфосфата в контроле метаболизма топлива: помимо его аллостерических эффектов на гликолитические и глюконеогенные ферменты». Adv. Enzyme Regul . 46 (1): 72–88. doi :10.1016/j.advenzreg.2006.01.010. PMID  16860376.
  3. ^ ab Kurland IJ, Pilkis SJ (июнь 1995 г.). «Ковалентный контроль 6-фосфофрукто-2-киназы/фруктозо-2,6-бисфосфатазы: взгляд на авторегуляцию бифункционального фермента». Protein Sci . 4 (6): 1023–37. doi :10.1002/pro.5560040601. PMC 2143155 . PMID  7549867. 
  4. ^ Lange AJ. "фруктоза-2,6-бисфосфат". Университет Миннесоты. Архивировано из оригинала 2010-06-12.
  5. ^ Гаррет, Реджинальд Х.; Гришэм, Чарльз М. (2013). Биохимия . Белмонт, Калифорния: Brooks/Cole Cengage Learning. стр. 730. ISBN 978-1-133-10629-6.
  6. ^ Смит В.Е., Лангер С., Ву К., Балтруш С., Окар Д.А. (июнь 2007 г.). «Молекулярная координация метаболизма глюкозы в печени комплексом 6-фосфофрукто-2-киназы/фруктозо-2,6-бисфосфатазы:глюкокиназы». Mol. Endocrinol . 21 (6): 1478–87. doi :10.1210/me.2006-0356. PMID  17374851.
  7. ^ Nielsen TH, Rung JH, Villadsen D (ноябрь 2004 г.). «Фруктозо-2,6-бисфосфат: сигнал светофора в метаболизме растений». Trends Plant Sci . 9 (11): 556–63. doi :10.1016/j.tplants.2004.09.004. PMID  15501181.