Fruktóza 1,6-bisfosfatáza

Fruktóza-1,6-bisfosfatáza , též Fruktóza-1,6-difosfatáza ( FBF-ase , zkratka FBP z angl.  Fruktóza 1,6-bisfosfatáza , CF kód 3.1.3.11 ) je enzym ze skupiny fosfatáz ( typ hydroláza ), katalyzující reakci hydrolýzy fruktóza-1,6-bisfosfátu na fruktóza-6-fosfát za vzniku anorganického fosfátu podle reakce:

+ H20 + Pi _

K této reakci dochází při glukoneogenezi a Calvinově cyklu , které se označují jako anabolické procesy. Fruktóza-1,6-bisfosfatáza katalyzuje zpětnou reakci k reakci katalyzované fosfofruktokinázou během glykolýzy [1] [2] . Tyto enzymy katalyzují reakce pouze jedním směrem a jsou regulovány metabolity, jako je fruktóza-2,6-bisfosfát , takže vysoká aktivita jednoho ze dvou enzymů je doprovázena nízkou aktivitou druhého. Je známo, že fruktóza-2,6-bisfosfát se může také alostericky vázat na fruktóza-1,6-bisfosfatázu, čímž ji inhibuje, ale zároveň aktivuje fosfofruktokinázu. FBF-áza se účastní různých metabolických drah a nachází se ve většině organismů. FBF-áza vyžaduje dvojmocné kovové ionty jako kofaktory pro katalýzu (přednostně Mg2 + a Mn2 + ), zatímco ionty lithia Li + jsou silné inhibitory .

Gen kódující tento enzym, FBP1 , se nachází na 9. chromozomu .

Struktura

Bylo zjištěno, že složení prasečí fruktóza-1,6-bisfosfatázy je identické s inositol-1-fosfatázou (IMF-áza) [3] . Inositolpolyfosfát-1-fosfatáza (IPFáza), IMPáza a FBPáza mají sekvenční motiv (Asp-Pro-Ile/Leu-Asp-Gly/Ser-Thr/Ser), u kterého bylo prokázáno, že váže kovové ionty a účastní se katalýzy . Tento motiv se také nachází ve vzdáleně příbuzných houbových, bakteriálních a kvasinkových homologech IMPázy. Bylo navrženo, že tyto proteiny definují starou strukturálně konzervovanou rodinu zapojenou do různých metabolických drah, včetně signalizace inositolu, glukoneogeneze , vychytávání sulfátů a možná i metabolismu chinonu [4] .

Rozšíření druhů

U eukaryot a bakterií (FBF-ázy I-III) byly identifikovány tři různé skupiny fruktóza-1,6-bisfosfatázy [5] . Žádná z těchto skupin nebyla dosud v archaea nalezena , nicméně v archaea byla nedávno identifikována nová skupina PBPAáz (PBPase IV), která rovněž vykazuje vlastnosti inositolmonofosfatázy [6] .

Nová skupina FBF-áz (FBF-ázy V) se vyskytuje u termofilních archeí a hypertermofilních bakterií Aquifex aeolicus [7] .

Účast na léčbě diabetu

Fruktóza 1,6-bisfosfatáza také hraje klíčovou roli v léčbě diabetes mellitus 2. typu . Toto onemocnění je charakterizováno hyperglykémií (vysoká hladina glukózy v krvi), která způsobuje mnoho vážných problémů a léčba se často zaměřuje na snížení hladiny krevního cukru [8] [9] [10] . Zvýšená jaterní glukoneogeneze je jednou z hlavních příčin nadprodukce glukózy u těchto pacientů, a inhibice glukoneogeneze je proto rozumnou léčbou diabetes mellitus 2. typu.

Nedostatek

Mutace v genu FBP1 mohou vést k dědičnému deficitu fruktóza-1,6-bisfosfatázy. Jde o autozomálně recesivní poruchu charakterizovanou poruchami v procesu glukoneogeneze, které vedou k hypoglykémii , laktátové acidóze , hyperventilaci , záchvatům a hypoglykemickému kómatu . Tyto projevy jsou zvláště nebezpečné u novorozenců, protože mezi nimi je vysoká úmrtnost.

Poznámky

1. ↑ Marcus F., Harrsch PB Aminokyselinová sekvence špenátové chloroplastové fruktóza-1,6-bisfosfatázy   // Archives of Biochemistry and Biophysics : deník. - Elsevier , 1990. - Květen ( roč. 279 , č. 1 ). - S. 151-157 . - doi : 10.1016/0003-9861(90)90475-E . — PMID 2159755 .
2. ↑ Marcus F., Gontero B., Harrsch PB, Rittenhouse J. Sekvenční homologie  aminokyselin mezi fruktóza-1,6-bisfosfatázami  // Biochemical and Biophysical Research Communications : deník. - 1986. - březen ( roč. 135 , č. 2 ). - str. 374-381 . - doi : 10.1016/0006-291X(86)90005-7 . — PMID 3008716 .
3. ↑ Zhang Y., Liang JY, Lipscomb WN Strukturální podobnosti mezi fruktóza-1,6-bisfosfatázou a inositolmonofosfatázou   // Biochemical and Biophysical Research Communications : deník. - 1993. - únor ( roč. 190 , č. 3 ). - S. 1080-1083 . - doi : 10.1006/bbrc.1993.1159 . — PMID 8382485 .
4. ↑ York JD, Ponder JW, Majerus PW Definice rodiny fosfomonoesterázových proteinů závislých na kovu  / Li(+) inhibované na základě konzervované trojrozměrné struktury jádra  // Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických  : časopis. - 1995. - Květen ( roč. 92 , č. 11 ). - str. 5149-5153 . - doi : 10.1073/pnas.92.11.5149 . — PMID 7761465 .
5. ↑ Donahue JL, Bownas JL, Niehaus WG, Larson TJ Purifikace a charakterizace glpX-kódované fruktózy 1,6-bisfosfatázy, nového enzymu glycerol-3-fosfátového regulonu Escherichia coli  //  Journal of Bacteriology : deník. - 2000. - říjen ( roč. 182 , č. 19 ). - S. 5624-5627 . doi : 10.1128 / jb.182.19.5624-5627.2000 . — PMID 10986273 .
6. ↑ Stec B., Yang H., Johnson KA, Chen L., Roberts MF MJ0109 je enzym, který je jak inositolmonofosfatázou, tak „chybějící“ archaální fruktóza-1,6-bisfosfatázou   // Nature Structural Biology  : journal. - 2000. - Listopad ( vol. 7 , č. 11 ). - S. 1046-1050 . - doi : 10.1038/80968 . — PMID 11062561 .
7. ↑ Rashid N., Imanaka H., Kanai T., Fukui T., Atomi H., Imanaka T. Nový kandidát na skutečnou fruktóza-1,6-bisfosfatázu v archaea  // The  Journal of Biological Chemistry  : journal. - 2002. - srpen ( roč. 277 , č. 34 ). - S. 30649-30655 . - doi : 10.1074/jbc.M202868200 . — PMID 12065581 .
8. ↑ Dang* Qun , Van Poelje Paul D. , Erion Mark D. Kapitola 11. Objev a vývoj MB07803, druhé generace inhibitoru fruktóza-1,6-bisfosfatázy se zlepšenými farmakokinetickými vlastnostmi jako potenciální léčba diabetu 2. typu  (anglicky)  // Drug Discovery. - 2012. - S. 306-323 . — ISBN 9781849734141 . — ISSN 2041-3211 . - doi : 10.1039/9781849735322-00306 .
9. ↑ Hofmann, FB a Mnichov. "Příručka experimentální farmakologie: Diabetes - perspektivy v medikamentózní terapii." Springer-Verlag Berlin Heidelverg 203 (2011). Web.
10. ↑ van Poelje PD , Potter SC , Chandramouli VC , Landau BR , Dang Q. , Erion MD Inhibice fruktóza 1,6-bisfosfatázy snižuje nadměrnou endogenní produkci glukózy a zmírňuje hyperglykémii u diabetických tučných potkanů ​​Zucker.  (anglicky)  // Diabetes. - 2006. - Červen ( roč. 55 , č. 6 ). - S. 1747-1754 . - doi : 10.2337/db05-1443 . — PMID 16731838 .

Slovníky a encyklopedie	Britannica (online)