Jump to content

НК1

НК1
Доступные структуры
ПДБ Поиск ортологов: PDBe RCSB
Идентификаторы
Псевдонимы HK1 , HK1-ta, HK1-tb, HK1-tc, HKD, HKI, HMSNR, HXK1, гексокиназа 1, HK, гексокиназа, RP79, NEDVIBA
Внешние идентификаторы Опустить : 142600 ; МГИ : 96103 ; Гомологен : 100530 ; Генные карты : HK1 ; ОМА : HK1 – ортологи
Ортологи
Разновидность Человек Мышь
Входить
Вместе
ЮниПрот
RefSeq (мРНК)

НМ_001146100
НМ_010438

RefSeq (белок)

НП_001139572
НП_034568

Местоположение (UCSC) Чр 10: 69,27 – 69,4 Мб Чр 10: 62,1 – 62,22 Мб
в PubMed Поиск [3] [4]
Викиданные
Просмотр/редактирование человека Просмотр/редактирование мыши

Гексокиназа-1 (НК1) — это фермент , который у человека кодируется НК1 геном на хромосоме 10. Гексокиназа фосфорилирует глюкозу с образованием глюкозо-6-фосфата (G6P), что является первым этапом большинства путей метаболизма глюкозы. Этот ген кодирует повсеместно распространенную форму гексокиназы, которая локализуется на внешней мембране митохондрий . Мутации в этом гене связаны с гемолитической анемией из-за дефицита гексокиназы. Альтернативный сплайсинг этого гена приводит к образованию пяти вариантов транскрипта, которые кодируют различные изоформы , некоторые из которых являются тканеспецифичными. Каждая изоформа имеет отдельный N-конец ; остальная часть белка идентична для всех изоформ. Описан шестой вариант транскрипта, но из-за наличия нескольких стоп-кодонов считается, что он не кодирует белок. [предоставлено RefSeq, апрель 2009 г.] [5]

Структура

[ редактировать ]

HK1 является одной из четырех высоко гомологичных изоформ гексокиназы в клетках млекопитающих. [6] [7]

Ген HK1 занимает примерно 131 т.п.н. и состоит из 25 экзонов . Альтернативный сплайсинг его 5'-экзонов приводит к образованию разных транскриптов в разных типах клеток: экзоны 1-5 и экзон 8 (экзоны Т1-6) являются экзонами, специфичными для семенников; экзон 6, расположенный примерно на 15 т.п.н. ниже экзонов, специфичных для семенников, представляет собой эритроид -специфичный экзон (экзон R); а экзон 7, расположенный примерно на 2,85 т.п.н. ниже экзона R, является первым 5'-экзоном повсеместно экспрессируемой изоформы HK1. Более того, экзон 7 кодирует поринсвязывающий домен (PBD), консервативный в HK1 генах млекопитающих. Между тем, оставшиеся 17 экзонов являются общими для всех изоформ HK1.

Помимо экзона R, участок проксимального промотора , содержащий элемент GATA, сайт SP1, CCAAT и Ets-связывающий мотив. для экспрессии HK-R в эритроидных клетках необходим [6]

Этот ген кодирует гомодимер массой 100 кДа с регуляторным N-концевым доменом (1-475), каталитическим С-концевым доменом (остатки 476-917) и альфа-спиралью, соединяющей две его субъединицы. [6] [8] [9] [10] Оба терминальных домена состоят из большого и малого субдомена. Гибкая область С-концевого большого субдомена ( остатки 766–810) может принимать различные положения и, как предполагается, взаимодействует с основанием АТФ . Более того, глюкоза и G6P связываются в непосредственной близости с N- и C-концевыми доменами и стабилизируют общее конформационное состояние C-концевого домена. [8] [9] Согласно одной модели, G6P действует как аллостерический ингибитор, который связывает N-концевой домен для стабилизации его закрытой конформации, что затем стабилизирует конформацию C-концевого гибкого субдомена, блокирующую АТФ. Вторая модель утверждает, что G6P действует как активный ингибитор, который стабилизирует закрытую конформацию и конкурирует с АТФ за С-концевой сайт связывания. [8] Результаты нескольких исследований показывают, что С-конец способен оказывать как каталитическое, так и регуляторное действие. [11] Между тем, гидрофобный N-конец сам по себе лишен ферментативной активности, но содержит регуляторный сайт G6P и PBD, который отвечает за стабильность белка и связывание с внешней митохондриальной мембраной (OMM). [6] [12] [10] [13]

Являясь одной из двух митохондриальных изоформ гексокиназы и членом семейства сахаркиназ, HK1 катализирует и лимитирующую скорость первую обязательную стадию метаболизма глюкозы, которая представляет собой АТФ-зависимое фосфорилирование глюкозы до G6P. [8] [7] [10] [14] Физиологические уровни G6P могут регулировать этот процесс, ингибируя HK1 по принципу отрицательной обратной связи , хотя неорганический фосфат (P i ) может ослабить ингибирование G6P. [8] [12] [10] Однако, в отличие от HK2 и HK3 , сам HK1 не регулируется напрямую с помощью Pi , что лучше соответствует его повсеместной катаболической роли. [7] Фосфорилируя глюкозу, HK1 эффективно предотвращает выход глюкозы из клетки и, таким образом, участвует в энергетическом метаболизме. [8] [13] [12] [10] Более того, его локализация и прикрепление к ОММ способствует соединению гликолиза с митохондриальным окислительным фосфорилированием , что значительно увеличивает выработку АТФ за счет прямой переработки митохондриального АТФ/АДФ для удовлетворения энергетических потребностей клетки. [14] [10] [15] В частности, связанный с OMM HK1 связывается с VDAC1 , вызывая открытие переходной поры митохондриальной проницаемости и высвобождая митохондриальный АТФ для дальнейшего стимулирования гликолитического процесса. [10] [7]

Другой важной функцией HK1, связанного с OMM, является выживание клеток и защита от окислительного повреждения . [14] [7] Активация Akt киназы опосредуется сочетанием HK1-VDAC1 как часть внутриклеточного сигнального пути фосфатидил-инозитол-3-киназы (PI3)/выживания клеток Akt, опосредованного фактором роста, что предотвращает высвобождение цитохрома c и последующий апоптоз. [14] [6] [10] [7] Фактически, есть доказательства того, что связывание VDAC антиапоптотическим HK1 и проапоптотической креатинкиназой являются взаимоисключающими, что указывает на то, что отсутствие HK1 позволяет креатинкиназы связывать и открывать VDAC. [7] Более того, HK1 продемонстрировал антиапоптотическую активность , противодействуя белкам Bcl-2, расположенным в OMM, что затем ингибирует TNF -индуцированный апоптоз. [6] [13]

В префронтальной коре HK1 предположительно образует белковый комплекс с EAAT2 , Na+/K+-АТФазой и аконитазой , функция которого заключается в удалении глутамата из перисинаптического пространства и поддержании низких базальных уровней в синаптической щели . [15]

В частности, HK1 является наиболее широко экспрессируемой изоформой из четырех гексокиназ и конститутивно экспрессируется в большинстве тканей, хотя в основном он обнаруживается в головном мозге , почках и эритроцитах (эритроцитах). [6] [8] [13] [7] [15] [10] [16] Его высокое содержание в сетчатке , особенно во внутреннем сегменте фоторецепторов, внешнем плексиформном слое, внутреннем ядерном слое, внутреннем плексиформном слое и слое ганглиозных клеток, свидетельствует о его решающей метаболической цели. [17] Он также экспрессируется в клетках, полученных из гемопоэтических стволовых клеток , таких как эритроциты, лейкоциты и тромбоциты , а также в эритроидных клетках-предшественниках. [6] Следует отметить, что HK1 является единственной изоформой гексокиназы, обнаруженной в клетках и тканях, функции которых наиболее сильно зависят от метаболизма глюкозы, включая мозг, эритроциты, тромбоциты, лейкоциты и фибробласты . [18] У крыс это также преобладающая гексокиназа в тканях плода, вероятно, из-за их конститутивного использования глюкозы. [12] [16]

Клиническое значение

[ редактировать ]

Мутации в этом гене связаны с типом 4H болезни Шарко-Мари-Тута , также известной как наследственная моторная и сенсорная нейропатия типа Рассе (HMSNR). [19] Также было обнаружено, что изменения в гексокиназе 1 вызывают как легкие, так и тяжелые формы врожденного гиперинсулинизма. [20] [21] [22] Из-за решающей роли HK1 в гликолизе дефицит гексокиназы был идентифицирован как причина эритроэнзимопатий, связанных с наследственной несфероцитарной гемолитической анемией (HNSHA). Аналогично, дефицит HK1 приводит к головного мозга повреждению белого вещества , порокам развития и задержке психомоторного развития, а также к латентному сахарному диабету и панмиелопатии . [6] Между тем, HK1 высоко экспрессируется при раке , а его антиапоптотические эффекты наблюдаются в клетках гепатомы с высоким гликолизом . [13] [6]

Нейродегенеративные расстройства

[ редактировать ]

HK1 может быть причинно связан с настроением и психотическими расстройствами , включая униполярную депрессию (УПД), биполярное расстройство (ПРЛ) и шизофрению , благодаря своей роли в энергетическом метаболизме и выживании клеток. Например, накопление лактата в мозге пациентов с ПРЛ и ШЗЗ потенциально является результатом отделения HK1 от ОММ и, как следствие, гликолиза от окислительного фосфорилирования митохондрий. В случае SCHZ уменьшение прикрепления HK1 к OMM в теменной коре головного мозга приводило к снижению способности обратного захвата глутамата и, таким образом, к перераспределению глутамата из синапсов . Высвобожденный глутамат активирует экстрасинаптические рецепторы глутамата, что приводит к изменению структуры и функции глутаматных цепей, синаптической пластичности , дисфункции лобной коры и, в конечном итоге, к когнитивным дефицитам, характерным для SCHZ. [15] Аналогичным образом, отслойка митохондрий Hk1 связана с гипотиреозом , который включает в себя аномальное развитие мозга и повышенный риск депрессии , в то время как его прикрепление приводит к росту нейронов . [14] При болезни Паркинсона отсоединение HK1 от VDAC посредством паркин -опосредованного убиквитилирования и деградации нарушает MPTP в деполяризованных митохондриях, следовательно, блокируя митохондриальную локализацию Паркина и останавливая гликолиз. [7] Необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить относительную отслойку HK1, необходимую в различных типах клеток при различных психических расстройствах. Это исследование также может способствовать разработке методов лечения, направленных на устранение причин отслоения, от генных мутаций до вмешательства таких факторов, как бета-амилоидный пептид и инсулин . [14]

Пигментный ретинит

[ редактировать ]

Гетерозиготная миссенс - мутация в гене HK1 (изменение в положении 847 глутамата на лизин) связана с пигментным ретинитом . [23] [17] Поскольку эта замещающая мутация расположена далеко от известных функциональных сайтов и не ухудшает гликолитическую активность фермента, вполне вероятно, что мутация действует посредством другого биологического механизма, уникального для сетчатки. [23] Примечательно, что исследования на сетчатке мышей выявили взаимодействия между Hk1, митохондриальным металлочапероном Cox11 и белком-шапероном Ranbp2, которые служат для поддержания нормального метаболизма и функционирования сетчатки. Таким образом, мутация может нарушить эти взаимодействия и привести к деградации сетчатки. [17] Альтернативно, эта мутация может действовать посредством антиапоптотической функции фермента, поскольку нарушение регуляции ассоциации гексокиназа-митохондрии рецепторами инсулина может вызвать апоптоз фоторецепторов и дегенерацию сетчатки. [23] [17] В этом случае лечение, сохраняющее ассоциацию гексокиназы и митохондрий, может служить потенциальным терапевтическим подходом. [17]

Взаимодействия

[ редактировать ]

Известно, что HK1 взаимодействует с:

Интерактивная карта маршрутов

[ редактировать ]

Нажмите на гены, белки и метаболиты ниже, чтобы перейти к соответствующим статьям. [§ 1]

[[Файл:
ГликолизГлюконеогенез_WP534перейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти к статьеперейти на WikiPathwaysперейти к статьепойти в Энтрезперейти к статье
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
[[
]]
ГликолизГлюконеогенез_WP534go to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to articlego to WikiPathwaysgo to articlego to Entrezgo to article
|alt=Гликолиз и глюконеогенез редактировать ]]
  1. ^ Интерактивную карту маршрутов можно редактировать на WikiPathways: «Гликолиз-Глюконеогенез_WP534» .

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б с GRCh38: Версия Ensembl 89: ENSG00000156515 Ensembl , май 2017 г.
  2. ^ Перейти обратно: а б с GRCm38: выпуск Ensembl 89: ENSMUSG00000037012 Ensembl , май 2017 г.
  3. ^ «Ссылка на Human PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  4. ^ «Ссылка на Mouse PubMed:» . Национальный центр биотехнологической информации, Национальная медицинская библиотека США .
  5. ^ «Ген Энтрез: гексокиназа HK1 1» .
  6. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж Мураками К., Канно Х., Танкабелик Дж., Фуджи Х. (2002). «Экспрессия генов и биологическое значение гексокиназы в эритроидных клетках». Акта гематологическая . 108 (4): 204–209. дои : 10.1159/000065656 . ПМИД   12432216 . S2CID   23521290 .
  7. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к Окацу К., Иемура С., Кояно Ф., Го Э., Кимура М., Нацумэ Т. и др. (ноябрь 2012 г.). «Митохондриальная гексокиназа HKI является новым субстратом убиквитинлигазы Паркина». Связь с биохимическими и биофизическими исследованиями . 428 (1): 197–202. дои : 10.1016/j.bbrc.2012.10.041 . ПМИД   23068103 .
  8. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Алешин А.Е., Цзэн С., Буренков Г.П., Бартуник Х.Д., Фромм Х.Ю., Гонзатко Р.Б. (январь 1998 г.). «Механизм регуляции гексокиназы: новые данные о кристаллической структуре рекомбинантной гексокиназы головного мозга человека в комплексе с глюкозой и глюкозо-6-фосфатом» . Структура . 6 (1): 39–50. дои : 10.1016/s0969-2126(98)00006-9 . ПМИД   9493266 .
  9. ^ Перейти обратно: а б Алешин А.Е., Кирби С., Лю Х, Буренков Г.П., Бартуник Х.Д., Фромм Х.Дж., Гонзатко Р.Б. (март 2000 г.). «Кристаллические структуры мутантной мономерной гексокиназы I обнаруживают множественные сайты связывания АДФ и конформационные изменения, имеющие отношение к аллостерической регуляции». Журнал молекулярной биологии . 296 (4): 1001–1015. дои : 10.1006/jmbi.1999.3494 . ПМИД   10686099 .
  10. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я Роби Р.Б., Хэй Н. (август 2006 г.). «Митохондриальные гексокиназы, новые медиаторы антиапоптотического действия факторов роста и Akt» . Онкоген . 25 (34): 4683–4696. дои : 10.1038/sj.onc.1209595 . ПМИД   16892082 .
  11. ^ Карденас М.Л., Корниш-Боуден А. , Урета Т. (март 1998 г.). «Эволюция и регуляторная роль гексокиназ» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Исследования молекулярных клеток . 1401 (3): 242–264. дои : 10.1016/s0167-4889(97)00150-x . ПМИД   9540816 .
  12. ^ Перейти обратно: а б с д Принц Р.Л., Осава Х., Ардехали Х., Кох С., Граннер Д.К. (февраль 1997 г.). «Ген гексокиназы II: структура, регуляция и организация промотора». Труды Биохимического общества . 25 (1): 107–112. дои : 10.1042/bst0250107 . ПМИД   9056853 .
  13. ^ Перейти обратно: а б с д и Шиндлер А., Фоли Э. (декабрь 2013 г.). «Гексокиназа 1 блокирует сигналы апоптоза в митохондриях». Сотовая сигнализация . 25 (12): 2685–2692. дои : 10.1016/j.cellsig.2013.08.035 . ПМИД   24018046 .
  14. ^ Перейти обратно: а б с д и ж Регенольд В.Т., Пратт М., Неккалапу С., Шапиро П.С., Кристиан Т., Фискум Г. (январь 2012 г.). «Митохондриальное отслоение гексокиназы 1 при настроении и психотических расстройствах: последствия для энергетического метаболизма мозга и нейротрофической передачи сигналов». Журнал психиатрических исследований . 46 (1): 95–104. doi : 10.1016/j.jpsychires.2011.09.018 . ПМИД   22018957 .
  15. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Шан Д., Маунт Д., Мур С., Арутюнян В., Мидор-Вудрафф Дж.Х., МакКаллумсмит Р.Э. (апрель 2014 г.). «Аномальное распределение гексокиназы 1 предполагает нарушение комплекса транспортных белков глутамата при шизофрении» . Исследования шизофрении . 154 (1–3): 1–13. doi : 10.1016/j.schres.2014.01.028 . ПМК   4151500 . ПМИД   24560881 .
  16. ^ Перейти обратно: а б Рид С., Мастерс С (1985). «О свойствах развития и тканевых взаимодействиях гексокиназы». Механизмы старения и развития . 31 (2): 197–212. дои : 10.1016/s0047-6374(85)80030-0 . ПМИД   4058069 . S2CID   40877603 .
  17. ^ Перейти обратно: а б с д и Ван Ф., Ван Ю., Чжан Б., Чжао Л., Любасюк В., Ван К. и др. (октябрь 2014 г.). «Миссенс-мутация в HK1 приводит к аутосомно-доминантному пигментному ретиниту» . Исследовательская офтальмология и визуальные науки . 55 (11): 7159–7164. дои : 10.1167/iovs.14-15520 . ПМЦ   4224578 . ПМИД   25316723 .
  18. ^ Гьесинг А.П., Нильсен А.А., Брандслунд И., Кристенсен С., Сандбек А., Йоргенсен Т. и др. (июль 2011 г.). «Исследование генетического варианта HK1 в связи с количественными метаболическими особенностями и распространенностью диабета 2 типа» . BMC Медицинская генетика . 12:99 . дои : 10.1186/1471-2350-12-99 . ПМК   3161933 . ПМИД   21781351 .
  19. ^ Интернет-менделевское наследование у человека (OMIM): 605285
  20. ^ Хьюат Т.И., Джонсон М.Б., Фланаган С.В. (7 июля 2022 г.). «Врожденный гиперинсулинизм: современные лабораторные подходы к генетической диагностике гетерогенного заболевания» . Границы эндокринологии . 13 : 873254. дои : 10.3389/fendo.2022.873254 . ПМК   9302115 . ПМИД   35872984 .
  21. ^ Розенфельд Э., Гангули А., Де Леон Д.Д. (декабрь 2019 г.). «Врожденный гиперинсулинизм: генетические и клинические характеристики» . Американский журнал медицинской генетики. Часть C. Семинары по медицинской генетике . 181 (4): 682–692. дои : 10.1002/ajmg.c.31737 . ПМЦ   7229866 . ПМИД   31414570 .
  22. ^ Майорана А, Лепри ФР, Новелли А, Диониси-Вичи С (29 марта 2022 г.). «Панельное тестирование метаболических генов гипогликемии» . Границы эндокринологии . 13 : 826167. дои : 10.3389/fendo.2022.826167 . ПМК   9001947 . ПМИД   35422763 .
  23. ^ Перейти обратно: а б с Салливан Л.С., Кобольдт Д.С., Боун С.Дж., Лэнг С., Блэнтон С.Х., Кадена Е. и др. (сентябрь 2014 г.). «Доминантная мутация гексокиназы 1 (HK1) вызывает пигментный ретинит» . Исследовательская офтальмология и визуальные науки . 55 (11): 7147–7158. дои : 10.1167/iovs.14-15419 . ПМК   4224580 . ПМИД   25190649 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 98a183d7103ebd56c9941e5d2d6a69de__1714362660
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/98/de/98a183d7103ebd56c9941e5d2d6a69de.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
HK1 - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)