موضوع مقاله: فسفوئنول‌پیرووات کربوکسی‌کیناز | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # فسفوئنول‌پیرووات کربوکسی‌کیناز | مقدمه: فسفوئنول‌پیرووات کربوکسی‌کیناز (PEPCK) آنزیمی از خانواده ترانسفراز است که در مسیر متابولیکی گلوکونئوژنز نقش دارد و اگزالواستات را به فسفوئنول پیرووات و دی‌اکسید کربن تبدیل می‌کند و به دو شکل سیتوزولی و میتوکندریایی وجود دارد. | ## بخش 1: فسفوئنول‌پیرووات کربوکسی‌کیناز | نوعی از مکانیسم انتقال وجود دارد که با پروتئین‌های انتقالی غشا PEP را از میتوکندری به سیتوزول جابجا می‌کند. مکانیزم فسفوئنول پیرووات کربوکسی کیناز اگزالواستات را به فسفوئنول پیرووات و دی‌اکسید کربن تبدیل می‌کند. در اولین مرحله فسفوئنول پیرووات کربوکسی کیناز در حضور GTP اگزالواستات OAA را کربوکسیل‌زدایی و فسفرگیری می‌کند تا به فسفو ئنول پیرووات PEP تبدیل شود. وقتی پیرووات کیناز، آنزیمی که این واکنش را به سمت تبدیل PEP به پیرووات به پیش می‌برد، در گونه جهش یافته Bacillus subtilis خاموش می‌شود فسفوئنول پیرووات کربوکسی کیناز در واکنش آناپلروتیک جایگزین شرکت می‌کند که در جهت خلاف نرمال عملکرد معمول انجام شده و PEP را به اگزالواستات تبدیل می‌کند. با توجه به امکان‌پذیر بودن این واکنش به دلیل غیرمطلوب بودن سطح انرژی در آن گونه‌های جهش یافته رشد بسیار کندی دارند. با توجه به نتایج تحقیقات گذشته، سطوح PEPCK-C به تنهایی نمی‌تواند به میزان زیادی با گلوکونئوژنز در کبد موش مربوط باشد. حیوانات در حیوانات این است که یک مرحله کنترل سرعت در گلوکونئوژنز است که توسط سلول‌های سازنده گلوکز از پیش سازهای متابولیک پردازش می‌شود. تداوم تعادلی دقیق سطح گلوکز خون تا حدودی توسط تنظیم دقیق بیان ژن PEPCK کنترل می‌شود. برای تأکید بر اهمیت این آنزیم در سوخت و ساز گلوکز لازم است توجه کنیم که افزایش بیان آن در موش‌ها سبب بروز نشنانه‌های دیابت ملیتوس نوع دو می‌شود که شایع‌ترین نوع دیابت در انسان به‌شمار می‌رود. به دلیل اهمیت سوخت وساز گلوکز و تعدیل سطح تولید گلوکز، تعدادی از هورمون‌ها مسول تنظیم گروهی از ژن‌ها (شامل PEPCK) در کبد هستند. فعالیت PEPCK-C در نتیجه ترشح کورتیزول از قشر آدرنال و گلوکاگون از سلول‌های آلفا پانکراس افزایش می‌یابد. | ## بخش 2: فسفوئنول‌پیرووات کربوکسی‌کیناز | از سمت دیگر، کورتیزول با آزاد شدن از قشر آدرنال و گذر از غشای لیپیدی سلول‌های کبد (به دلیل طبیعت آب گریز می‌تواند مستقیماً از بین سلول‌های غشاء عبور کند) می‌تواند به گیرنده‌های گلوکوکوتیکوئید (GR) متصل شود. کورتیزول و گلوکاگون می‌توانند سبب هم افزایی نتایج هم و فعال کردن ژن PEPCK-C به سطوحی شوند که کورتیزول و گلوکاگون هیکدان به تنهایی نمی‌توانند به آنجا برسند. یک مطالعه مشترک بین در آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) و دانشگاه نیوهمپشایر در بررسی اثر DE-71، یک مخلوط تجاری PBDE، روی سطح انرژی آنزیم PEPCK نشان داد که تیمار in vivo مواد آلوده‌کننده محیطی احتمالاً توسط فعال کردن گیرنده زنوبیوتیک پرگنان (PXR) در سازش با متابولیسم گلوکز و چربی در کبد است و ممکن است که حساسیت به انسولین را در کل بدن تحت تأثیر قرار دهد. محققان در دانشگاه وسترن رزرو کشف کرده‌اند که افزایش بیان سیتوسولی PEPCK در عضله اسکلتی موش باعث می‌شود آن‌ها فعالتر تهاجمی تر شده و زندگی طولانی‌تر از موش‌های عادی داشته باشند؛ متابولیک سوپرمایس را ببینید. در تثبیت کربن C4، دی‌اکسید کربن در ابتدا با الحاق به فسفو انول پیروات در مزوفیل به اگزالواستات تثبیت می‌شود. در گیاهان C4 نوع PEPCK، اگزالواستات سپس به آسپارتات تبدیل شده که از طریق غلاف گرهی جابجا می‌شود. PEPCK، اگزالواستات را در غلاف گرهی دکربوکسیله کرده و دی‌اکسید کربن آزاد می‌کند که در مرحله بعد توسط آنزیم روبیسکو تثبیت خواهد شد. برای هر مولکول دی‌اکسید کربن که توسط PEPCK تولید می‌شود یک مولکولَ، \ مصرف خواهد شد. در گیاهان این آنزیم در سایر قسمت‌ها هم ممکن است وجود داشته باشد ولی فقط در نوع خاصی از سلول‌ها شامل مناطق بافت آبکشی تخصص یافته‌است. وقتی که گیاه با آمونیوم کلراید pH پایین (و نه pH بالا) یا بوتیریک اسید آبیاری شود سطوح PEPCK در ساقه و ریشه افزایش می‌یابد. PEPCK مایکوباکتریوم توبرکلوزیس نشان داده شده‌است که سبب تحریک سیستم ایمنی موش با افزایش فعالیت سایتوکین است. | ## بخش 3: فسفوئنول‌پیرووات کربوکسی‌کیناز | به عنوان یک نتیجه می‌توان اظهار داشت که PEPCK ممکن است یک ماده مناسب در توسعه زیرواحد مؤثر برای واکسن سل باشد. اهمیت بالینی فعالیت در سرطان تا کنون PEPCK در تحقیقات سرطان مد نظر قرار نگرفته‌است. نمونه‌های تومور انسانی و دامنه‌های سلولی سرطانی (سلول‌های سرطان پستان، کولون و شش) PEPCK-M (و نه PEPCK-C) به میزان کافی برای ایفای نقش متابولیکی مربوط بیان می‌شوند؛ بنابراین PEPCK-M می‌تواند نقشی را در سلول‌های سرطانی تحت محدودیت‌های تغذیه ای یا سایر انواع استرس داشته باشد. تنظیمات در انسان PEPCK-C در سطوح تولید و فعالیت توسط عوامل چندی افزایش پیدا می‌کند. رونویسی ژن PEPCK-C، وقتی توسط انسولین مهار شده‌است، توسط گلوکاگون، گلوکوکورتیکوئیدها، رتینوئیک اسید و آدنوزین ۳',۵' مونوفسفاتاز (cAMP) تحریک می‌شود. از بین این عوامل، انسولین، هورمونی که در دیابت نوع ۱ نقص دارد، به دلیل مهار رونویسی بسیاری از عوامل تحریک‌کننده برتری دارد. فعالیت PEPCK همچنین توسط هیدرازین سولفات مهار می‌شود که در نتیجه آن سرعت گلوکونئوژنز کاهش می‌یابد. در اسیدوزهای طولانی مدت PEPCK-C در در نزدیک سلول‌های حاشیه ای شانه ای توبول فوقانی کلیه دچار تنظیم افزایشی شده تا NH3 بیشتری ترشح شده و در نتیجه HCO3− تولید شود. علاوه بر این واکنش بیش از اندازه سیستئین (C307) در اتصال Mn2+ به محل فعال نقش دارد. | ## جمع‌بندی | در گیاهان فراوانی PEPCK در گیاهان با آبیاری کلرید آمونیوم با pH پایین افزایش می‌یابد در حالیکه pH بالا چنین اثری ندارد.