글루코오스6-인산가수분해효소

Glucose 6-phosphatase
글루코스-6-인산탈수소효소와 혼동해서는 안 된다.
포도당 6-인산가수분해효소
식별자
EC 번호3.1.3.9
CAS 번호9001-39-2
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글루코오스-6-인산
포도당

포도당 6-인산가수분해효소(EC 3.1.3.9, G6Pase, 계통명 D-글루코스-6-인산포스포히드로라아제)는 포도당 6-인산의 가수분해를 촉매하여 인산기와 유리 포도당을 생성한다.

D-포도당 6-인산2 + HO = D-포도당 + 인산염

포도당은 포도당 운반체 [1]막 단백질을 통해 세포에서 내보내진다.이 촉매 작용은 포도당 생성의 마지막 단계를 완료하고 따라서 혈당 수준의 [2]항상성 조절에 중요한 역할을 합니다.

포도당 6-인산가수분해효소는 G6P, 포도당 및 인산염 운반체를 포함한 여러 성분 단백질의 복합체이다.주요 포스파타아제 기능은 포도당 6-포스파타아제 촉매 서브유닛에 의해 수행된다.사람에서는 G6PC에 의해 코드되는 포도당 6-포스파타아제-α, G6PC2에 의해 코드되는 IGRP 및 G6PC3에 [3]의해 코드되는 포도당 6-포스파타아제-β의 3가지 동질화효소가 있다.

포도당 6-포스파타아제α 및 포도당 6-포스파타아제β는 모두 기능성 인산가수분해효소이며, G6P 가수분해와 [4]관련하여 유사한 활성 부위 구조, 위상, 작용 메커니즘 및 운동 특성을 가진다.반면 IGRP는 가수분해효소 활성이 거의 없으며 췌장 인슐린 [5]분비를 자극하는 데 다른 역할을 할 수 있다.

클로로페르옥시다아제 함유 바나듐, 아미노산 잔류물 함유 컬러 표시.클로로페르옥시다아제를 함유한 바나듐은 포도당 6-인산가수분해효소와 유사한 구조 및 활성 부위를 가진다.(pdb 1IDQ부터)
클로로페르옥시다아제를 함유한 바나듐의 활성부위 아미노산 잔기의 효소 표면에 대한 위치.(pdb 1IDQ부터)
클로로페르옥시다아제를 함유한 바나듐의 활성 부위.잔류물 Lys353, Arg360, Arg490, His404, His496은 Glc 6-Pase의 Lys76, Arg83, Arg170, His119, His176에 해당한다.(pdb 1IDQ)

구조 및 기능

명확한 합의가 이루어지지 않았지만, 많은 수의 과학자들은 포도당 6-인산가수분해효소의 촉매 특성을 설명하기 위해 기질-수송 모델을 고수하고 있다.이 모델에서 포도당 6-인산가수분해효소는 선택성이 낮다.포도당 6-인산의 전달은 운반체 단백질(T1)에 의해 이루어지며, 소포체(ER)는 인산기(T2)와 포도당(T3)[6]의 출구를 가능하게 하는 구조를 포함한다.

포도당 6-인산가수분해효소는 357개의 아미노산으로 구성되며, 9개의 막 통과 나선형으로 소포체(ER)에 고정된다.N 말단 및 활성 부위는 ER의 내강 측에 있으며 C 말단은 세포질로 돌출되어 있습니다.포도당 6-인산가수분해효소의 정확한 구조는 ER과 밀접한 관련이 있기 때문에 알려지지 않았다.단, 배열 배열에 따르면 포도당 6-인산가수분해효소는 구조적으로 곡면체(Curvularia inaequalis)[7]에서 발견되는 바나듐 함유 클로로페르옥시다아제의 활성 부위와 유사하다.

포도당 6-인산가수분해효소-α 촉매의 pH 역학적 연구를 바탕으로 공유기 포스포히스티딘 포도당 6-인산 중간체를 통해 포도당 6-인산의 가수분해가 완료되었다고 제안되었다.포도당 6-포스파타아제-α의 활성 부위는 처음에 지질 포스파타아제,[4] 산성 포스파타아제 및 바나듐 할로페르옥시다아제에서 일반적으로 발견되는 보존된 인산염 시그니처 모티브의 존재로 확인되었다.

바나듐 할로페르옥시다아제 활성 부위의 필수 잔류물은 다음과 같다.Lys353, Arg360, Arg490, His404 및 His496.포도당 6-인산가수분해효소-α 활성부위에는 수소이온을 인산염에 공여하여 전이상태를 안정화시키는 Arg170 및 Arg83과 포도당에 부착된 탈인산화산소에 양성자를 공급하는 His119와 인산염에 대한 친핵성 공격을 완료하여 공유적으로 형성되는 His176이 있다.und 포스포릴 효소 중간체.[1]바나듐 함유 클로로페르옥시다아제 내에서 Lys353은 전이 상태에서 인산염을 안정화시키는 것으로 확인되었다.단, 포도당 6-인산가수분해효소α(Lys76) 중 대응하는 잔류물은 ER막 내에 존재하며, 그 기능은 현재 결정되지 않았다.Lys76을 제외하고 이러한 잔류물은 모두 ER [4]막의 내강 쪽에 있습니다.

글루코스 6-포스파타아제-β는 포도당 6-포스파타아제-α와 36% 염기서열 동일성을 공유하는 346-아미노산 막 단백질이다.포도당 6-포스파타아제-β 효소 내에서 배열 배열은 활성 부위가 His167, His114 및 Arg79를 포함하는 것으로 예측한다.포도당 6-인산가수분해효소α 활성부위와 마찬가지로 His167은 친핵성 공격을 제공하는 잔류물이며, His114 및 Arg79는 수소공여체이다.포도당 6-인산가수분해효소-β도 방향은 알 [4]수 없지만 ER 막에 국소화된다.

메커니즘

포도당 6-인산의 가수분해는 His176에 의한 당결합 인산염에 대한 친핵성 공격에서 시작하여 포스포히스티딘 결합의 형성과 카르보닐의 분해로 이어진다.음전하 산소는 카보닐을 재형성하고 포도당과의 결합을 끊는 전자를 전달합니다.음전하를 띤 포도당 결합 산소는 His119에 의해 양성자화되어 유리 포도당을 형성한다.His176과 인산기 사이의 반응에 의해 생성된 포스포-중간물은 친수성 공격에 의해 파괴된다; 다른 수산화물의 첨가와 카르보닐의 분해 후, 카르보닐은 His176 잔류물에 의해 원래 기증된 전자를 걷어차서 유리 인산기를 생성하며, 불만족한다.가수 [1]분해에 반응합니다.

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표현

효소를 코드하는 유전자는 주로 간, 신장 피질 및 췌장 섬과 장 점막의 β 세포에서 [6]발현된다.Surholt와 Newsholme에 따르면 포도당 6-인산가수분해효소는 비록 매우 낮은 [8]농도지만 동물계 전체의 다양한 근육에 존재한다.따라서, 근육들이 저장하는 글리코겐은 포도당 6-인산이 탈인화되지 않는 한 육탄막을 통과할 수 없기 때문에 보통 신체의 나머지 세포에 사용할 수 없습니다.이 효소는 단식 기간과 포도당 수치가 낮을 때 중요한 역할을 한다.기아와 당뇨병은 [6]간에서 포도당 6-인산가수분해효소 활성을 2~3배 증가시키는 것으로 나타났다.Glc 6-Phase 활성은 또한 생물이 포도당의 모체 원천으로부터 독립할 때 급격히 증가한다.인간의 Glc 6-Pase 유전자는 17q21 [9]염색체에 위치한 약 125.5kb DNA에 걸쳐 5개의 엑손이 포함되어 있다.

임상적 의의

포도당6-phosphatase 시스템의 이러한, 포도당을 6-phosphatase-α 벅차(포도당 6-phosphatase-α), 포도당 6-transporter(G6PT), 그리고 6-phosphatase-β(포도당 6-phosphatase-β 또는 G6PC3)서브 유닛interprandial 혈당 항상성 유지와 호중구 기능과 항상성의 유지에 결핍으로 통한다 글루코오스 특별해.[10][11]포도당 6-인산가수분해효소α와 G6PT의 돌연변이는 글리코겐 저장병 타입 I(GSD1, von Gierke병)[12]으로 이어진다.구체적으로 포도당-6-포스파타아제-α의 돌연변이는 글리코겐 저장병 Type-1a로 이어지며, 글리코겐과 지방은 간과 신장에 축적되어 간종양과 재생대증을 [13]일으킨다.GSD-1a는 [14]임상적으로 나타나는 GSD-1 사례의 약 80%를 구성한다.G6PT의 부재는 GSD-1b(GSD-1b)로 이어지며, 이는 G6PT의 부재로 특징지어지며 [14][15]임상적으로 존재하는 사례의 20%를 차지한다.

포도당 6-인산가수분해효소 시스템 결핍의 다양한 성분 분석

GSD-1a의 특정 원인은 의미 없는 돌연변이, 판독 프레임의 이동 유무 또는 유전자 [6]수준에서 발생하는 스플라이스 부위 돌연변이에 기인한다.미스센스 돌연변이는 포도당 6-포스파타아제-α의 두 개의 큰 내강 루프와 막 통과 나선형에 영향을 미쳐 [6]효소의 활성을 폐지하거나 크게 감소시킨다.GSD-1b의 특이적 원인은 스플라이스 부위 돌연변이, 프레임 이동 돌연변이, G6PT [6]활성을 완전히 파괴한 고도로 보존된 잔류물의 치환과 같은 "심각한" 돌연변이에 기인한다.이러한 돌연변이는 포도당-6-인산(G6P)이 ER의 내강 부분으로 운반되는 것을 방지하고 또한 세포에서 사용되는 포도당으로의 G6P의 전환을 억제함으로써 GSD-1의 유병률로 이어진다.

포도당 6-포스파타아제 결핍증의 세 번째 유형인 포도당 6-포스파타아제-β 결핍증은 호중구가 향상된 소포체 스트레스, 증가된 아포토시스, 손상된 에너지 항상성 및 기능 [16]저하를 보이는 선천성 호중구 감소 증후군을 특징으로 한다.그것은 또한 심장 및 비뇨기형 [17]기형을 초래할 수 있다.글루코오스-6-포스파타아제-β도 ER 내강 내에 있고, 따라서 글루코오스-6-포스파타아제-β 결핍이 GSD-1b와 [15]관련이 있을 수 있기 때문에 이러한 세 번째 결핍도 G6PT 결핍의 영향을 받는다.또한, 최근의 연구는 두 결손 사이의 유사성 영역을 설명했으며, 이상 글리코실화가 두 [18]결손 모두에서 발생한다는 것을 보여주었다.호중구 글리코실화는 호중구 활성에 지대한 영향을 미치므로 선천성 글리코실화 장애로도 [18]분류될 수 있다.

포도당 6-포스파타아제-β의 주요 기능은 정상적인 기능을 유지하기 위해 호중구의 세포질에 재생 포도당을 공급하는 것으로 확인되었다.유의한 세포 내 포도당 수치 감소로 인한 포도당 대 G6P 비율의 교란은 해당과정과 [11]HMS의 현저한 교란을 일으킨다. 세포 외 포도당의 흡수에 의해 상쇄되지 않는 한 이 결핍은 호중구 기능 [11]부전으로 이어진다.

바나딜 황산염과 같은 바나듐 화합물은 효소를 억제하여 당뇨병 환자의 생체 내 인슐린 민감도를 증가시키는 것으로 나타났으며, 이는 잠재적인 치료적[19][20] 의미를 가질 수 있다.

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메모들

분자 그래픽 이미지는 UCSF 키메라([21]UCSF Kimera)를 사용하여 생성되었습니다.

레퍼런스

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외부 링크

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