Фруктозо-2,6-бисфосфат
| |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК
2,6-Ди- О -фосфоно-β- D -фруктофураноза
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| КЭБ | |
| ХимическийПаук | |
| МеШ | фруктоза+2,6-бисфосфат |
ПабХим CID
|
|
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| С 6 Ч 14 О 12 П 2 | |
| Молярная масса | 340.114 g·mol −1 |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Фруктозо-2,6-бисфосфат , сокращенно Fru-2,6 - P2 фруктозо - , представляет собой метаболит, который аллостерически влияет на активность ферментов фосфофруктокиназы 1 (PFK-1) и 1,6-бисфосфатазы (FBPase-1) для регуляции гликолиза. и глюконеогенез . [ 1 ] Сам Fru-2,6- P 2 синтезируется и расщепляется в любом направлении интегрированным бифункциональным ферментом фосфофруктокиназой 2 (PFK-2/FBPase-2), который также содержит фосфатазный домен и также известен как фруктоза-2,6. -бисфосфатаза. [ 2 ] Активны или неактивны киназные и фосфатазные домены PFK-2/FBPase-2 зависит от состояния фосфорилирования фермента.
Фруктозо-6-п-фосфат фосфорилируется киназным доменом PFK-2/FBPase-2 до Fru-2,6- P 2 , когда PFK-2/FBPase-2 активен в дефосфорилированном состоянии. Этому дефосфорилированному состоянию благоприятствует высокий уровень инсулина, который активирует домен фосфатазы.
Синтез Fru-2,6- P 2 осуществляется с помощью бифункционального фермента, содержащего как PFK-2, так и FBPase-2, который дефосфорилируется, позволяя части PFK-2 фосфорилировать фруктозо-6-фосфат с использованием АТФ . Распад Fru-2,6- P 2 катализируется фосфорилированием бифункционального фермента, который позволяет FBPase-2 дефосфорилировать фруктозо-2,6-бисфосфат с образованием фруктозо-6-фосфата и Pi . [ 3 ]
Влияние на метаболизм глюкозы
[ редактировать ]Fru-2,6- P 2 сильно активирует расщепление глюкозы при гликолизе посредством аллостерической модуляции (активации) фосфофруктокиназы 1 (PFK-1). Повышенная экспрессия уровней Fru-2,6- P 2 в печени аллостерически активирует фосфофруктокиназу 1 за счет увеличения сродства фермента к фруктозо-6-фосфату и одновременного снижения его сродства к ингибирующему АТФ и цитрату . В физиологической концентрации ПФК-1 практически полностью неактивен, но взаимодействие с Fru-2,6- P 2 активирует фермент, стимулирующий гликолиз и усиливающий расщепление глюкозы. [ 4 ]
Клеточный стресс в результате онкогенеза или повреждения ДНК, среди прочего, активирует определенные гены с помощью опухолевого супрессора р53. Один из таких генов кодирует TP53-индуцируемый регулятор гликолиза и апоптоза (TIGAR); фермент, который ингибирует гликолиз, контролирует уровень активных форм кислорода в клетках и защищает клетки от апоптоза. Показано, что структура TIGAR практически идентична структуре FBPазы-2 бифункционального фермента. TIGAR удаляет аллостерический эффектор Fru-2,6- P 2. , поэтому активатор не усиливает сродство фермента (PFK1) к его субстрату (фруктозо-6-фосфату). Кроме того, TIGAR также удаляет гликолитический промежуточный продукт фруктозо-1,6-бисфосфат, продукт третьей реакции гликолиза, катализируемой PFK, и субстрат для следующей альдолазной четвертой реакции гликолиза. [ 5 ]
Регулирование производства
[ редактировать ]Концентрация Fru-2,6- P 2 в клетках контролируется посредством регуляции синтеза и распада с помощью PFK-2/FBPase-2. Основными регуляторами этого процесса являются гормоны инсулин , глюкагон и адреналин , которые влияют на фермент посредством реакций фосфорилирования/дефосфорилирования.
Активация рецептора глюкагона (в первую очередь связанного с G s ) запускает выработку циклического аденозинмонофосфата (цАМФ), который активирует протеинкиназу А (ПКА или цАМФ-зависимая протеинкиназа). PKA фосфорилирует фермент PFK-2/FBPase-2 по NH 2 -концевому остатку 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 камере. При уменьшении количества Fru-2,6- P 2 гликолиз ингибируется и активируется глюконеогенез.
Инсулин вызывает противоположный ответ, активируя протеинфосфатазы, которые дефосфорилируют PFK-2, тем самым ингибируя домен FBPase-2. При дополнительном присутствии Fru-2,6- P 2 происходит активация PFK-1, стимулирующая гликолиз и одновременно ингибирующая глюконеогенез . [ 3 ] [ 6 ] По состоянию на 2023 год неясно, какие именно фосфатазы участвуют в опосредовании последующего воздействия инсулина, в частности на PFK-2; Известно, что протеинфосфатаза 1 участвует в опосредовании последующего эффекта инсулина по дефосфорилированию гликогенсинтазы , тем самым активируя ее.
Регулирование производства сахарозы
[ редактировать ]Fru-2,6- P 2 играет важную роль в регуляции триозофосфатов, конечных продуктов цикла Кальвина . В цикле Кальвина 5/6 триозофосфатов перерабатываются в рибулозо-1,5-бисфосфат . 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. При высокой скорости фотосинтеза продукция Fru-2,6- P 2 в световых реакциях постоянно образуются триозофосфаты и подавляется , в результате чего образуется сахароза. Производство Fru-2,6- P 2 активируется, когда растения находятся в темноте и фотосинтез и триозофосфаты не производятся. [ 7 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Альфарук, Халид О.; Вердуско, Дэниел; Раух, Кирилл; Муддатир, Абдель Халиг; Башир, Адиль Х.Х.; Эльхассан, Гамаль О.; Ибрагим, Мунтасер Э.; Ороско, Джулиан Дэвид Поло; Кардоне, Роза Анджела; Решкин, Стефан Дж.; Харгинди, 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» . Онсознание . 1 (12): 777–802. doi : 10.18632/oncoscience.109 . ПМК 4303887 . ПМИД 25621294 .
- ^ Ву С., Хан С.А., Пэн Л.Дж., Ланге А.Дж. (2006). «Роль фруктозо-2,6-бисфосфата в контроле топливного метаболизма: помимо его аллостерического воздействия на гликолитические и глюконеогенные ферменты». Адв. Фермент Регул . 46 (1): 72–88. дои : 10.1016/j.advenzreg.2006.01.010 . ПМИД 16860376 .
- ^ Перейти обратно: а б Курланд И.Я., Пилкис С.Ю. (июнь 1995 г.). «Ковалентный контроль 6-фосфофрукто-2-киназы/фруктозо-2,6-бисфосфатазы: понимание ауторегуляции бифункционального фермента» . Белковая наука . 4 (6): 1023–37. дои : 10.1002/pro.5560040601 . ПМК 2143155 . ПМИД 7549867 .
- ^ Ланге А.Дж. «фруктозо-2,6-бисфосфат» . Университет Миннесоты. Архивировано из оригинала 12 июня 2010 г.
- ^ Гаррет, Реджинальд Х.; Гришэм, Чарльз М. (2013). Биохимия . Бельмонт, Калифорния: Обучение Брукса/Коула Сенгеджа. п. 730. ИСБН 978-1-133-10629-6 .
- ^ Смит В.Е., Лангер С., Ву С., Балтруш С., Окар Д.А. (июнь 2007 г.). «Молекулярная координация метаболизма глюкозы в печени с помощью комплекса 6-фосфофрукто-2-киназы / фруктозо-2,6-бисфосфатазы: глюкокиназы». Мол. Эндокринол . 21 (6): 1478–87. дои : 10.1210/me.2006-0356 . ПМИД 17374851 .
- ^ Нильсен Т.Х., Рунг Дж.Х., Вилладсен Д. (ноябрь 2004 г.). «Фруктозо-2,6-бисфосфат: сигнал светофора в метаболизме растений». Тенденции растениеводства . 9 (11): 556–63. doi : 10.1016/j.tplants.2004.09.004 . ПМИД 15501181 .