Studium, Ausbildung und Beruf

web uni-protokolle.de
 powered by
NachrichtenLexikonProtokolleBücherForenMittwoch, 19. Dezember 2018 

Phosphofructokinase


Dieser Artikel von Wikipedia ist u.U. veraltet. Die neue Version gibt es hier.
Phosphofructokinase (PFK auch Fructose-6-phosphat-kinase genannt EC2.7.1.11) ist zentrale Schalter in der Glykolyse . Die verfügbare Energie der Zelle (ATP NADH) bzw. des Organismus (Blutglucose) wird hier

  • Das Enzym katalysiert den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt (" Flaschenhals ") im ersten Teil des Energiestoffwechsels. Diese unterstützt die Rolle der PFK als Regulatorenzym.
  • Es katalysiert die Umwandlung von Fructose-6-Phosphat zu Fructosebisphosphat unter ATP -Verbauch.
  • Man unterscheidet PFKI (Bildung des Metaboliten F-1.6BP) und PFKII (Bildung des wichtigen F-2.6BP) Enzyme die zusammen auch die Signale Hormone Glucagon und Insulin verarbeiten und damit den Blutzucker regulieren.

Inhaltsverzeichnis

Stellung im Energiestoffwechsel

Die doppelte Rolle der Glykolyse besteht in der Sammlung von Bausteinen verschiedenen Abbauwegen ("Sammelphase") und der Gewinnung chemischer in Form von ATP ("Gewinnphase"). Zur Erfüllung Bedürfnisse muss der Glucoseumsatz an solchen Enzymen werden die "irreversibel" arbeiten und spezifisch für Glycolyse sind. Prinzipielle Kandidaten hierfür wären die der Phosphofructokinase (PFK) und der Pyruvatkinase (PK); Hexokinasereaktion scheidet aus da ihr Produkt G-6P multifunktioneller Metabolit ist. Als wichtigste Kontrollstelle gilt die Phosphofructokinase (PFK) die die (in der irreversible) Umwandlung von Fructose-6-phosphat in Fructose-1.6-bisphosphat bewerkstelligt. Leberenzym ein 340 kDa Tetramer wird durch höhere ATP-Konzentrationen inhibiert (Substratinhibition) die Michaeliskonstante ( Km-Wert ) des Substrates F-6P wird erhöht (seine erniedrigt).

Diese Eigenschaften der PFKI bilden den Aspekt molekularer Erklärungen des Pasteur-Effektes wonach bei Umschaltung auf aeroben Stoffwechsel Metabolitenstrom in der Glycolyse gedrosselt wird um gleichbleibenden Energiestatus der Zelle zu gewähren.

Regulatorfunktionen

- In der Zelle

PFKI besitzt ihr katalytisches Zentrum am N-Terminus das regulatorische Zentrum am C-Terminus eines durch Genduplikation entstandenen Fusionsproteins. Beide zeigen infolgedessen Sequenzhomologien unterlagen aber entsprechend ihrer getrennten Optimierungsprozessen:
  • der katalytische Teil bindet die Substrate Fructose-6-phosphat (F-6P) und
  • ATP nimmt bei höheren Konzentrationen auch einen Bindungsplatz am regulatorischen Teil ein und wirkt von dort aus allosterischer Inhibitor. Diese Funktion teilt es mit endogenen Energieüberschusssignalen der Zelle ( NAD H H+ und Citrat ). Sind hingegen Energiemangelsignale ( AMP ADP ) vorhanden so wird das Enzym allosterisch aktiviert. Solange AMP und ADP vorherrschen sie das Geschehen.

- Im Organismus

Seit längerem ist bekannt dass PFKI nur durch eines seiner Substrate (ATP) inhibierbar sondern auch durch eines seiner Produkte (F-1.6BP) in vitro aktiviert werden kann ("verkehrtes Enzym"). In Zelle tritt der letztere Effekt vermutlich nicht da F-1.6BP durch Aldolasetätigkeit nie die erforderliche erreicht. Man fand jedoch dass ein Isomeres Fructose-2.6-bisphosphat (F-2.6BP) ein physiologischer allosterischer Aktivator ist. vermittelt Hungersignale (zu niedriger Blutzucker ) die vom Organismus über Glucagon oder Adrenalin ausgesandt werden. Nach Art "dritten Messengers" dient es zur Fortpflanzung entlang Signaltransduktionskette Glucagon - cAMP (vergl. " second messenger ").

F-2.6BP ist das Produkt einer weiteren Phosphofructokinase (PFKII). Diese “ PFK II” in Vertebraten ein Fusionsprotein aus Phosphofructokinase und Fructose2.6-Bisphosphatase zu den interkonvertierbaren Enzymen d.h. ihre Aktivität durch Proteinkinase A (PKA) und damit indirekt durch hormonelle reguliert: Phosphorylierung eines einzigen Serinrestes schaltet die Kinaseaktivität ab während gleichzeitig Phosphataseaktivität angeschaltet wird. Das von Glucagon ausgehende bewirkt also dass F-2.6BP nicht mehr verfügbar Hierdurch kommt der Metabolitenstrom der Glycolyse an PFKI zum Erliegen. In der Leber wird resultierende G-6P Stau durch Überführung in Glucose die als Neutralmolekül an den Blutkreislauf abgegeben kann. Das Glucagonsignal " zu geringer Blutzucker " ist damit beantwortet.

Das gegenläufige (Insulin-) Signal "zu hoher wird offenbar über ein extrem pH-abhängiges Aktivitätsprofil Dabei beinhaltet die Aktivierung der PFK1 nicht Konformationsänderungen der individuellen Untereinheiten sondern auch Aggregatbildung höheren Oligomeren.

Phosphofructokinase in der Photosynthese

Durch Lichtenergie entsteht in Pflanzen ATP und NADPH H+ für Biosynthesen. Gleichzeitig durch Kohlendioxid-Fixierung ( Assimilation ) bei C3-Pflanzen 3-Phosphoglycerat (3-PG) ein Intermediat der Glycolyse als auch der Glucose-Biosynthese ( Gluconeogenese ). Bei Energieüberschuss ist der letztere Weg der schließlich zum Energiespeicher Stärke führt. Verfügbarkeit von 3-PG reguliert (hemmt) wodurch die Gluconeogenese ein- die Glycolyse aber wird.

  • Energieüberschusssignale der Zelle (ATP Citrat und H + ) in tierischen 3-PG in pflanzlichen Geweben) also allgemein die Bildung überflüssigen ATPs.

Weblinks



Bücher zum Thema Phosphofructokinase

Dieser Artikel von Wikipedia unterliegt der GNU FDL.

ImpressumLesezeichen setzenSeite versendenSeite drucken

HTML-Code zum Verweis auf diese Seite:
<a href="http://www.uni-protokolle.de/Lexikon/Phosphofructokinase.html">Phosphofructokinase </a>