Фосфоглицератмутаза
| Семейство фосфоглицератмутазы | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | ПГАМ | ||
| Пфам | PF00300 | ||
| ИнтерПро | ИПР013078 | ||
| PROSITE | PDOC00158 | ||
| ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ 2 | 3pgm / SCOPe / СУПФАМ | ||
| |||
| фосфоглицератмутаза 1 (мозг) | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Идентификаторы | |||
| Символ | ПГАМ1 | ||
| Альт. символы | ПГАМА | ||
| ген NCBI | 5223 | ||
| HGNC | 8888 | ||
| МОЙ БОГ | 172250 | ||
| RefSeq | НМ_002629 | ||
| ЮниПрот | P18669 | ||
| Другие данные | |||
| Номер ЕС | 5.4.2.11 | ||
| Локус | Хр. 10 q25.3 | ||
| |||
| фосфоглицератмутаза 2 (мышцы) | |||
|---|---|---|---|
| Идентификаторы | |||
| Символ | ПГАМ2 | ||
| ген NCBI | 5224 | ||
| HGNC | 8889 | ||
| МОЙ БОГ | 261670 | ||
| RefSeq | НМ_000290 | ||
| ЮниПрот | P15259 | ||
| Другие данные | |||
| Номер ЕС | 5.4.2.11 | ||
| Локус | Хр. 7 п13-п12 | ||
| |||
- Этот фермент не следует путать с бисфосфоглицератмутазой , которая катализирует превращение 1,3-бисфосфоглицерата в 2,3-бисфосфоглицерат .
Фосфоглицератмутаза (PGM) — это любой фермент , который катализирует стадию 8 гликолиза — внутренний перенос фосфатной группы от C-3 к C-2, что приводит к превращению 3-фосфоглицерата (3PG) в 2-фосфоглицерат (2PG) через промежуточный продукт 2,3-бисфосфоглицерат. Эти ферменты подразделяются на два отдельных класса: кофактор -зависимые (dPGM) и кофактор-независимые (iPGM). [1] Фермент dPGM ( EC 5.4.2.11 ) состоит примерно из 250 аминокислот и обнаружен у всех позвоночных, а также у некоторых беспозвоночных, грибов и бактерий. Класс iPGM ( EC 5.4.2.12 ) обнаружен у всех растений и водорослей, а также у некоторых беспозвоночных, грибов и грамположительных бактерий. [2] Этот класс ферментов PGM принадлежит к тому же суперсемейству, что и щелочная фосфатаза . [3]
Механизм
[ редактировать ]PGM представляет собой фермент изомеразу , эффективно переносящий фосфатную группу (PO 4 3− ) от углерода C-3 3-фосфоглицерата к углероду C-2, образующему 2-фосфоглицерат . Всего существует три реакции, которые может катализировать dPGM: мутазная реакция, приводящая к превращению 3PG в 2PG и наоборот, [4] [5] фосфатазная реакция с образованием фосфоглицерата из 2,3-бисфосфоглицерата, [6] [7] и синтазная реакция с образованием 2,3-бисфосфоглицерата из 1,3-бисфосфоглицерата, аналогичная ферменту бисфосфоглицератмутазе. [ нужна ссылка ] . Кинетические и структурные исследования предоставили доказательства того, что dPGM и бисфосфоглицератмутаза являются паралогичными структурами. [6] Оба фермента принадлежат к суперсемейству , которое также содержит фосфатазную часть фосфофруктокиназы 2 и кислую фосфатазу предстательной железы . [8]
В катализируемой мутазной реакции участвуют две отдельные фосфорильные группы, и конечный фосфат на 2-м атоме углерода не является тем же фосфатом, который удален с 3-го атома углерода.
В исходном состоянии кофактор-зависимого фермента активный центр содержит фосфогистидиновый комплекс, образующийся в результате фосфорилирования специфического остатка гистидина . [9] Когда 3-фосфоглицерат попадает в активный центр , фосфогистидиновый комплекс располагается так, чтобы облегчить перенос фосфата от фермента к субстрату C-2, создавая промежуточный продукт 2,3-бисфосфоглицерат .
Дефосфорилирование фермента и гистидина вызывает локальное аллостерическое изменение конфигурации фермента, которое теперь выравнивает фосфатную группу субстрата 3-C с фермента активного центра гистидином облегчает перенос фосфата, возвращая фермент в исходное фосфорилированное состояние и высвобождая продукт 2-фосфоглицерат . 2,3-бисфосфоглицерат необходим в качестве кофактора для dPGM. Напротив, класс iPGM не зависит от 2,3-бисфосфоглицерата и катализирует внутримолекулярный перенос фосфатной группы на монофосфоглицераты с использованием промежуточного фосфосерина. [10]
Краткое описание реакции
[ редактировать ]3PG + P-фермент → 2,3BPG + фермент → 2PG + P-фермент
3-phosphoglycerate intermediate 2-phosphoglycerate
ΔG° ′ =+1,1 ккал/моль
изоферменты
[ редактировать ]Фосфоглицератмутаза существует в основном в виде димера двух идентичных или близкородственных субъединиц массой около 32 кДа. Фермент обнаружен в таких простых организмах, как дрожжи, вплоть до Homo sapiens , и его структура высоко консервативна. (Дрожжевые PGM ≈74% консервативны по сравнению с формой млекопитающих).
У млекопитающих субъединицы фермента, по-видимому, представляют собой либо форму, полученную из мышц (м-тип), либо форму из другой ткани (b-тип для мозга, где изначально был выделен b-изофермент). Существуя в виде димера, фермент тогда имеет 3 изофермента в зависимости от того, какие субъединицы составляют всю молекулу (mm, bb или mb). Мм-тип встречается преимущественно в гладких мышцах и почти исключительно. Изофермент mb обнаруживается в сердечной и скелетных мышцах, а изофермент bb-типа обнаруживается в остальных тканях. [11] Хотя все три изозима можно обнаружить в любой ткани, приведенные выше распределения основаны на распространенности каждого из них.
Интерактивная карта маршрутов
[ редактировать ]Нажмите на гены, белки и метаболиты ниже, чтобы перейти к соответствующим статьям. [§ 1]
- ^ Интерактивную карту маршрутов можно редактировать на WikiPathways: «Гликолиз-Глюконеогенез_WP534» .
Регулирование
[ редактировать ]Фосфоглицератмутаза имеет небольшую положительную свободную энергию Гиббса, и эта реакция легко протекает в обоих направлениях. Поскольку это обратимая реакция, она не является местом действия основных механизмов регуляции или схем регуляции гликолитического пути.
Анионные молекулы, такие как ванадат , [12] ацетат , хлорид-ион , фосфат , 2-фосфогликолят и N-[трис(гидроксиметил)метил-2-амино]этансульфонат являются известными ингибиторами мутазной активности dPGM. Исследования показали, что dPGM чувствителен к изменениям концентрации ионов, при этом увеличение концентрации солей приводит к активации фосфатазной активности фермента и одновременному ингибированию его мутазной активности. Известно, что некоторые соли, такие как KCl, являются конкурентными ингибиторами активности 2-фосфоглицерата и мутазы. [13] И фосфат, и 2-фосфоглицерат являются конкурентными ингибиторами активности мутазы по отношению к субстратам 2-фосфоглицерату и 2,3-бисфосфоглицерату. [14]
Клиническое значение
[ редактировать ]У человека ген PGAM2, кодирующий этот фермент, расположен на коротком плече 7-й хромосомы.
Дефицит фосфоглицератмутазы вызывает болезнь накопления гликогена типа X , редкое аутосомно-рецессивное генетическое заболевание с симптомами от легкой до умеренной степени тяжести; не считается опасным для жизни и его можно контролировать путем изменения образа жизни. [ нужна ссылка ] Это проявляется как метаболическая миопатия и является одной из многих форм синдромов, ранее называвшихся мышечной дистрофией. [ нужна ссылка ] Дефицит PGAM1 влияет на печень, а дефицит PGAM2 влияет на мышцы.
Начало обычно отмечается в детстве или раннем взрослом возрасте, хотя некоторые из тех, кто может страдать от этого расстройства в легкой форме, могут не знать, что оно у них есть. Пациенты с дефицитом PGAM обычно не имеют симптомов, за исключением случаев, когда они предпринимают кратковременные, напряженные усилия, которые могут вызвать миалгии, судороги, мышечный некроз и миоглобинурию. [15] Необычной патологической особенностью дефицита PGAM является связь с трубчатыми агрегатами. Симптомами являются непереносимость физических нагрузок или активности, судороги и мышечные боли. Постоянная слабость встречается редко. Заболевание не прогрессирует и имеет отличный прогноз. [ нужна ссылка ]
Белки человека, содержащие этот домен
[ редактировать ]БПГМ ; ПФКФБ1 ; ПФКФБ2 ; ПФКФБ3 ; ПФКФБ4 ; ПГАМ1 ; ПГАМ2 ; ПГАМ4 ; ПГАМ5 ; СТС1 ; УБАШ3А ;
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Джонсен, Ю; Шёнхайт, П. (сентябрь 2007 г.). «Характеристика кофактор-зависимых и кофактор-независимых фосфоглицератмутаз архей». Экстремофилы: жизнь в экстремальных условиях . 11 (5): 647–57. дои : 10.1007/s00792-007-0094-x . ПМИД 17576516 . S2CID 5836321 .
- ^ Енджеяс, MJ (2000). «Структура, функции и эволюция фосфоглицератмутаз: сравнение с фруктозо-2,6-бисфосфатазой, кислой фосфатазой и щелочной фосфатазой» . Прогресс биофизики и молекулярной биологии . 73 (2–4): 263–87. дои : 10.1016/s0079-6107(00)00007-9 . ПМИД 10958932 .
- ^ Гальперин, М.Ю.; Байрох, А; Кунин Е.В. (август 1998 г.). «Суперсемейство металлоферментов объединяет фосфопентомутазу и кофактор-независимую фосфоглицератмутазу со щелочными фосфатазами и сульфатазами» . Белковая наука . 7 (8): 1829–35. дои : 10.1002/pro.5560070819 . ПМК 2144072 . ПМИД 10082381 .
- ^ Сасаки, Р; Уцуми, С; Сугимото, Э; Чиба, Х. (15 июля 1976 г.). «Субъединичная структура и многофункциональные свойства дрожжевой фосфоглицеромутазы» . Европейский журнал биохимии . 66 (3): 523–33. дои : 10.1111/j.1432-1033.1976.tb10578.x . ПМИД 182494 .
- ^ Роуз, ЗБ; Дубе, С (25 августа 1976 г.). «Скорость фосфорилирования и дефосфорилирования фосфоглицератмутазы и бисфосфоглицератсинтазы» . Журнал биологической химии . 251 (16): 4817–22. дои : 10.1016/S0021-9258(17)33188-5 . ПМИД 8447 .
- ^ Jump up to: а б Роуз, ЗБ; Дубе, С. (10 декабря 1978 г.). «Фосфоглицератмутаза. Кинетика и влияние солей на активность мутазы и бисфосфоглицератфосфатазы фермента из мышц куриной грудки» . Журнал биологической химии . 253 (23): 8583–92. дои : 10.1016/S0021-9258(17)34332-6 . ПМИД 213437 .
- ^ Сасаки, Р; Хиросе, М; Сугимото, Э; Чиба, Х. (10 марта 1971 г.). «Исследование роли активности 2,3-дифосфоглицератфосфатазы в дрожжевой фосфоглицератмутазной реакции». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Энзимология . 227 (3): 595–607. дои : 10.1016/0005-2744(71)90010-6 . ПМИД 4328052 .
- ^ Ван, Ю; Вэй, З; Лю, Л; Ченг, З; Лин, Ю; Джи, Ф; Гонг, W (17 июня 2005 г.). «Кристаллическая структура человеческой фосфоглицератмутазы B-типа, связанной с цитратом». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 331 (4): 1207–15. дои : 10.1016/j.bbrc.2005.03.243 . ПМИД 15883004 .
- ^ Бриттон, Х.Г.; Кларк, Дж. Б. (март 1969 г.). «Механизм фосфоглицератмутазной реакции» . Биохимический журнал . 112 (1): 10П–11П. дои : 10.1042/bj1120010pb . ПМЦ 1187664 . ПМИД 5774486 .
- ^ Енджеяс, MJ; Чандер, М; Сетлоу, П; Кришнасами, Дж. (28 июля 2000 г.). «Механизм катализа кофактор-независимой фосфоглицератмутазы Bacillus stearothermophilus. Кристаллическая структура комплекса с 2-фосфоглицератом» . Журнал биологической химии . 275 (30): 23146–53. дои : 10.1074/jbc.m002544200 . ПМИД 10764795 .
- ^ Оменн, Г.С.; Чунг, Южная Каролина (май 1974 г.). «Маркер изофермента фосфоглицератмутазы для дифференцировки тканей у человека» . Американский журнал генетики человека . 26 (3): 393–9. ПМЦ 1762627 . ПМИД 4827367 .
- ^ Песня, Л; Сюй, З; Ю, Х (август 2007 г.). «Молекулярное клонирование и характеристика гена фосфоглицератмутазы Clonorchis sinensis». Паразитологические исследования . 101 (3): 709–14. дои : 10.1007/s00436-007-0540-9 . PMID 17468884 . S2CID 104159 .
- ^ Гризолия, С; Тексон, Дж (11 января 1967 г.). «Вызванное ртутью обратимое увеличение 2,3-дифосфоглицератфосфатазы и сопутствующее снижение мутазной активности фосфоглицератмутаз животных». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Энзимология . 132 (1): 56–67. дои : 10.1016/0005-2744(67)90191-x . ПМИД 4291574 .
- ^ Гризолия, С; Клеланд, WW (март 1968 г.). «Влияние концентрации соли, субстрата и кофактора на кинетическое и механистическое поведение фосфоглицератмутазы». Биохимия . 7 (3): 1115–21. дои : 10.1021/bi00843a032 . ПМИД 5690561 .
- ^ Саламе Дж., Гоял Н., Чоудри Р., Камело-Пирагуа С., Чонг П.С. (июль 2012 г.). «Дефицит фосфоглицератмутазы с трубчатыми агрегатами у пациента из Панамы» (PDF) . Мышечный нерв . 47 (1): 138–40. дои : 10.1002/mus.23527 . hdl : 2027.42/95158 . ПМИД 23169535 . S2CID 34151935 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Фосфоглицерат + Мутаза Национальной медицинской библиотеки США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
- PDBe-KB предоставляет обзор всей информации о структуре, доступной в PDB для фосфоглицератмутазы 1 человека.
