Heksokinaasi

Heksokinaasi on entsyymi, joka katalysoi heksoosisokereiden fosforylaatiota. Tavallisin substraatti on glukoosi osana glykolyysiä, mutta entsyymi katalysoi fosfaattijohdannaisten muodostumista myös muista heksooseista, kuten mannoosista ja fruktoosista. Heksokinaasin EC-numero on EC 2.7.1.1.

Isoentsyymit ja rakenne
Monilla eliöillä heksokinaasi on kooltaan noin 50 kDa oleva monomeeri, jossa on kolo, johon substraatti sitoutuu. Ihmisillä ja muilla nisäkkäillä kolme neljästä tavattavasta isoentsyymistä ovat dimeerejä ja kooltaan noin 100 kDa. Nisäkkäillä on neljä heksokinaasin isoentsyymiä. Näistä heksokinaasi I on yleisin ja esiintyy aivoissa, lihaksissa ja erytrosyyteissä. Heksokinaasi II on yleinen lihaksistossa, heksokinaasi III erytrosyyteissä ja heksokinaasi IV eli glukokinaasi haimasaarekkeissa ja maksassa. Heksokinaasi on usein sitoutuneena mitokondrion ulkokalvon poriiniproteiiniin.

Toiminta
Heksokinaasissa tapahtuu heksoosisokerin sitoutuessa konformaation muutos, jota kutsutaan indusoiduksi sovitteeksi. Sokerin sitoutuessa entsyymiin toinen alayksiköistä pyörähtää 12° ympäri ja substraatti jää entsyymin sisään muodostuvaan kammioon. Tämän vuoksi substraatin kemiallinen ympäristö muuttuu poolittomammaksi, mikä edesauttaa reaktiota. Tällöin myöskään vesi ei pääse aktiiviseen keskukseen aiheuttamaan ATP:n hydrolyysiä ADP:ksi ja fosfaatti-ioniksi.

Heksokinaasi tarvitsee toimiakseen Mg2+- tai Mn2+-ioneja, jotka koordinoituvat ATP-molekyyliin. Entsyymin aktiivisessa kohdassa oleva aspartaamihappo deprotonoi C6-hiilessä olevan hydroksyyliryhmän, joka hyökkää ATP-molekyylin fosforihappoon ja samalla yksi fosfoesterisidos katkeaa ja muodostuu ADP-molekyyli. Tämän jälkeen heksoosi-6-fosfaatti, usein glukoosi-6-fosfaatti, irtoaa.

Heksokinaasia inhiboivat reaktion tuotteet heksoosi-6-fosfaatit, esimerkiksi glykolyysin yhteydessä glukoosi-6-fosfaatti. Heksokinaasin substraateista korkeat glukoosikonsentraatiot heikentävät heksokinaasi III -isoentsyymin toimintaa.

Heksokinaasin puutos
Mutaatiot heksokinaasin toimintaa ohjaavissa geeneissä aiheuttavat virheellisesti toimivan entsyymin tuotantoa. Mutaatio periytyy resessiivisenä autosomaalisesti. Tällainen heksokinaasi ei muuta konformaatiotaan aktiiviseksi substraatin sitouduttua. Puutoksen oireita ovat hemolyyttinen anemia ja toisinaan myös hyperbilirubinemia. Potilaat voivat olla myös henkisiltä kyvyiltään kehittymättömiä.

Lähteet

57.2 Biokemia
Transferaasit