Fosfofruktokinaza 1

PFK1 sisara je tetramer od 340 kD, koji se sastoji od tri tipa podjedinica: mišićne (M), jetrene (L), i trombocitne (P). Sastav ovog tetramera se ralikuje ovisno o tipu pripadajućeg tkiva. Naprimjer, mišići ispoljavaju samo M izozim, što znači da su mišićni PFK1 homotetrameri: M4. Jetra i bubrezi pretežno imaju L izoformu. Eritrociti ispoljavaju M i L podjedinice koje se slučajno tetramerizuju u M4, L4 i tri hibridne forme enzima (ML3, M2L2, M3L). Kinetička i regulacijska svojstva različitih izoformi ovise o kompoziciji. Tkivno specifične promjene aktivnosti PFK i izoenzimski sadržaj znatno doprinose raznolikosti glikolitske i glukoneogenetske brzine u raličitim tkivima.

PFK1 je alosterni enzim čija struktura liči hemoglobinsku. To je dimer dimera.^[4] Jedna polovina svakog dimera sadrži mjesto vezanja ATP molekule, dok je u drugoj polovini mjesto vezanja supstrata (fruktoze 6-fosfata ili F6P), kao i zasebno alosterno mesto vezanja.

PFKI ima katalitska mjesta na N-kraju, regulacijskog centra u C-kraju, uzrokovano dupliranjem gena i fuzijom proteina e. Obje dijela samim tim ispoljavaju homologne sekvence , ali su, u skladu sa svojom ulogom, odvojeni u procesu optimizacije:

• Katalitski dio' integrira podlogu fruktoza-6-fosfat (F-6-P) i ATP;
• ATP se pri višim koncentracijama reducira i ima nizak afinitet vezanja za 'regulacijski dio' i djeluje kao alosterni inhibitor (odatle "enzimska inhibicija"). Inhibitornu funkciju dijeli s drugim endogenim viškom energije ćelijske signalizacije (NADH/H⁺ i citrat). Ako, međutim, nedostaje energije signala, enzim (AMP, ADP [adenozin difosfat]) aktivna je alosterni forma. Dokle god prevladavaju AMP i ADP, oni određuju šta se dešava.
• U eritrociima je uključen u Rapoport Luebering ciklus aktivnosti enzima bisfosfoglicerat mutaza formirajući međuprodukt 2,3-difosfoglicerat kao inhibitor fosfofruktokinaze.

Poznato je da PFKI inhibiran, ne samo jednim od svojih supstrata (ATP), nego i jednim od svojih proizvoda (F-1,6-BP), koji se in vitro može aktivirati ("perverzni enzim"). U ćeliji, ovaj drugi efekt vjerojatno ne postoji, jer F-1,6-BP u aldoznoj aktivnost nikada nije dostigao željenu koncentraciju ravnoteže. Utvrđeno je, međutim, da je izomerna molekula fruktoza-2,6-bisfosfat (F-2,6-BP), fiziološki alosterni aktivator. F-2,6-BP posreduje signale gladi (nizak šećera krvi), koji se emituje organizam Glukagon ili adrenalin. Nakon način "trećeg glasnika" služi s odašilju duž glukagonskog signala - cAMP - PCA (pogledajte: "drugi glasnik").

F-2,6-BP je proizvod još specijaliziranije fosfofructokinaze (PFKII). Ova "PFKII" u kičmenjaka spaja protein fosfofructokinazu i fruktoza-2,6-bisfosfatazu, pa je jedan od međupretvarajućih enzima, čija je aktivnost određena protein kinazom A (PKA) i na taj način indirektno regulira hormonske signale fosforilacije serinskih ostataka, isključujući aktivnost kinaze, dok je fosfataza uključena. Signali koji dolaze iz glukagona uzrokuju da F-2,6-BP više nije dostupan. Ovaj metabolički protok glikolize PFKI tu prestaje. U jetri, rezultira skladištenje Glukoza-6-fosfata, konverzijom u glukozu (ili, obrnuto, glikolize putem glukoneogeneze), koji mogu biti isporučeni u krvotok, kao neutralna molekula. Glukagonski signal zvani "niži šećer u krvi" je odgovorio na taj način.

Suprotno tome, (insulinski) signal " visok šećer u krvi" ostvaruje izuzetno pH-zavisnu aktivnost. Kao antagonist glukagona, insulin ima efekat na smanjenja koncentracije F-2,6-BP, preko aktiviranja razine fosfodiesteraze i cAMP-a, kao i aktiviranja fosfataza. Ova defosforilirana PFKII tako dovodi do izražaja svoju kinaznu aktivnost i priprema F-2,6-BP, koja ima učinak aktiviranja PFKI i na taj način glikolize. Dakle, signalni okidač, pretvara višak glukoze u krvi.

Aktiviranje PFK1 uključuje, ne samo konformacijske promjene pojedinih podjedinica, već i formaciju agregata u više oligomere.

U mišićnim ćelijama, fosforilacija PFKII ne inhibira glikolizu, jer se formira izoenzimi, pa se regulacija odvija u obrnutom smjeru. To je osnova za Corijev ciklus, koji dovodi do nepotpune oksidacije pri mišićnj aktivnost i stvaranja laktata iz glikolize preko krvi u jetru, gdje je (bez obzira na isti hormonski situacija) glukoneogeneze. U tim ćelijama se također održao glukagon, prvenstveno regulatornom funkcijom adrenalina.^[5]

• 1-phosphofructokinase na US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)

Phosphokinases na Wikimedia Commonsu.