גלוקוקינאז

אנזים

גלוקוקינאז נקרא גם הקסוקינאז IV הוא אנזים קינאזי, כלומר מזרז הוספת קבוצת זרחה למולקולה אחרת, אשר מזרז הוספת זרחה לגלוקוז על פחמן מספר 6 בתהליך הנקרא זרחון. בכך הגלוקוז המשמש כסובסטרט הופך לגלוקוז-6-פוספט (G6P). תגובה זו היא הראשונה בתהליך הגליקוליזה. גלוקוקינז מצוי בעיקר בהפטוציטים ובתאי בטא בלבלב של בני אדם ושל רוב בעלי החוליות. עם זאת, ניתן למצוא אותו גם במעי ובמוח בכמויות קטנות. לגלוקוקינאז תפקיד חשוב בוויסות מטבוליזם של פחמימות בשל היותו גלאי גלוקוז. גלוקוקינאז מווסת את פעילות התא כתגובה לעליה או לירידה בכמות הגלוקוז כמו שקורה בשובע לאחר ארוחה או בזמן רעב. פגיעה בפעילות אנזים זה עלולה לגרום לסוכרת לא סטנדרטית או לחלופין להיפר גליקמיה.

Glucokinase-1GLK.png

גלוקוקינאז הוא איזואנזים מסוג הקסוקינאז המקושר הומולוגית, לפחות לשלושה הקסוקינאזים אחרים[1] כלומר הוא שייך לקבוצת אנזימים המזרזים את אותה הריאקציה, שבה מוסף לסוכר בעל שישה פחמנים קבוצת זרחה. בנוסף לכך לגלוקוקינאז יחד עם שלושה אנזימים מאותה הקבוצה יש אב קדמון אבולוציוני משותף. אף על פי כן, גלוקוקינאז מקודד על ידי גן נפרד, ויש לו תכונות קינטיות שונות משאר ההקסוקינאזים הגורמות לו לפעול שונה מהם תחת אותם נתונים ה. האפיניות של גלוקוקינאז לסוכר נמוכה יותר ובשל כך ריכוז הסוכר משפיע מאוד על פעילותו[2]. כמו כן הוא אינו מעוכב על ידי תוצר הריאקציה אותה הוא מזרז G6P.

גלוקוקינאז יכול לבצע את פעולת זרחון הגלוקוז רק כאשר ריכוז הסובסטרט גבוה מספיק. קבוע המיכאליס-מנטן (Km) של הגלוקוקינאז גבוה פי 100 מזה של הקסוקינאז І, ІІ, ІІІ. קבוע זה מייצג את מידת היציבות של אנזים מחובר לסובסטרט, ככל שהקבוע יותר גבוע כך יציבותם יותר רעועה.

סובסטרטים ותוצרים של גלוקוקינאזעריכה

עיקרון הסובסטרט בחשיבות הפיזיולוגית הוא הגלוקוז, והתוצר הכי חשוב הוא G6P . הסובסטרט הנוסף שממנו נלקח הפוספט הוא ATP. הגרסה הפשוטה לתגובת הגלוקוקינאז:
 

 
הריאקציה המזורזת

ה-ATP משתתף בתגובה כאשר הוא מוצמד למגנזיום כקופקטור. יתר על כן, תחת תנאים מסוימים גלוקוקינאז, כמו האקסוקינאזים אחרים, יכול לזרחן הקסוז (חד סוכר עם 6 פחמנים) ומולקולות אחרות שדומות מספיק. לכן יותר מדויק לתאר תגובת הגלוקוקינאז הכללית כך[3]:

 

בין הסובסטרטים אותם מסוגל לזרחן גלוקוקינאז נמצאים מנוז, גלקטוז וגלוקוזאמין, אבל הזיקה של גלוקוקינאז למולקולות אלו דורשת ריכוזים אשר לא נמצאים בתאים באופן טבעי על מנת לאפשר פעילות משמעותית[4].

מבנהעריכה

גלוקוקינאז הוא חלבון מונומרי בעל 465 חומצות אמינו ומשקל מולקולרי באזור 50 קילו דלטון. באנזים לפחות שני שקעים, האחד חלק מן האתר הפעיל שקושר גלוקוז ו- , והשני ככל הנראה משמש כמקום קישור למאקטב אלוסטרי[5].

קינטיקהעריכה

מנגנוןעריכה

גנטיקהעריכה

ויסות פעילות האנזיםעריכה

קישורים חיצונייםעריכה

הערות שולייםעריכה

  1. ^ Kawai S, Mukai T, Mori S, Mikami B, Murata K (April 2005). "Hypothesis: structures, evolution, and ancestor of glucose kinases in the hexokinase family". Journal of Bioscience and Bioengineering. 99 (4): 320–30. doi:10.1263/jbb.99.320. PMID 16233797.
  2. ^ Iynedjian PB (January 2009). "Molecular physiology of mammalian glucokinase". Cellular and Molecular Life Sciences. 66 (1): 27–42. doi:10.1007/s00018-008-8322-9. PMC 2780631. PMID 18726182.
  3. ^ Cardenas ML (2004). "Comparative biochemistry of glucokinase". In Matschinsky FM, Magnuson MA (eds.). Glucokinase And Glycemic Disease: From Basics to Novel Therapeutics (Frontiers in Diabetes). Basel: S. Karger AG (Switzerland). pp. 31–41. ISBN 3-8055-7744-3.
  4. ^ Magnuson MA, Matschinsky FM (2004). "Glucokinase as a glucose sensor: past, present, and future". In Matschinsky FM, Magnuson MA (eds.). Glucokinase And Glycemic Disease: From Basics to Novel Therapeutics (Frontiers in Diabetes). Basel: S. Karger AG (Switzerland). pp. 18–30. ISBN 3-8055-7744-3.
  5. ^ Mahalingam B, Cuesta-Munoz A, Davis EA, Matschinsky FM, Harrison RW, Weber IT (September 1999). "Structural model of human glucokinase in complex with glucose and ATP: implications for the mutants that cause hypo- and hyperglycemia". Diabetes. 48 (9): 1698–705. doi:10.2337/diabetes.48.9.1698. PMID 10480597.