Fosfofruktokinaasi-1

Fosfofruktokinaasi-1 on entsyymi, joka katalysoi glykolyysin kolmatta reaktiota. Entsyymin substraattina ovat fruktoosi-6-fosfaatti ja ATP-molekyyli, ja tuotteina muodostuu fruktoosi-1,6-bisfosfaattia ja ADP-molekyyli. Fosfofruktokinaasi-1:n EC-numero on EC 2.7.1.11.

Rakenne ja toiminta
Nisäkkäiden fosfofruktokinaasi-1 on rakenteeltaan tetrameeri ja molekyylipainoltaan 340 kDa. Entsyymillä on kolmentyyppisiä alayksiköitä, joista tetrameeri koostuu. Ne ovat lihastyypin alayksikkö eli M-alayksikkö, maksatyypin alayksikkö eli L-alayksikkö ja erityisesti verihiutaleissa esiintyvä P-alayksikkö. Fosforuktokinaasi-1 voi joko olla homotetrameeri, kuten lihaksen entsyymi, joka koostuu M-alayksiköistä, tai koostua eri alayksiköistä.

Mekanismiltaan fosfofruktokinaasi-1:n katalysoima reaktio muistuttaa heksokinaasin tai glukokinaasin katalysoimaa reaktiota. Se tarvitsee toimiakseen kofaktorikseen Mg2+-ionin, joka koordinoituu ATP-molekyylin negatiivisesti varautuneiden fosfaattiryhmien kanssa. Reaktion substraatti on α-anomeeri, mutta tuote, fruktoosi-1,6-fosfaatti, on β-anomeerinaan. Eri anomeerien muuntuminen toisikseen on hyvin nopea tasapainoreaktio, joka todennäköisimmin tapahtuu avoketjuisen molekyylin kautta.

Fosfofruktokinaasi-1 on tärkein glykolyysin säätelykohta. Entsyymissä on kaksi sitoutumiskohtaa ATP-molekyylille. Ne ovat katalyyttinen kohta ja allosteerinen säätelykohta, jonka affiniteetti ATP:lle ei ole yhtä suuri. Kun solu tuottaa riittävästi ATP:ta ja sen konsentraatio on korkea, sitoutuu ATP allosteeriseen säätelykohtaan ja inhiboi siten entsyymin toimintaa. Solun pH:n lasku voimistaa ATP:n entsyymin toimintaa estävää vaikutusta. AMP-molekyyli on puolestaan fosfofruktokinaasi-1:n allosteerinen aktivaattori. Korkea AMP-taso on merkki siitä, että solu tarvitsee energiaa ATP:n muodossa, ja sen seurauksena fosfofruktokinaasi-1-aktivoituu. Sitruunahappo on fosfofruktokinaasi-1:n allosteerinen inhibiittori ja fruktoosi-2,6-bisfosfaatti aktivoi entsyymiä allosteerisesti.

Taruin tautia sairastavilla potilailla on geenimutaation vuoksi vain vähän oikein toimivaa fosfofruktokinaasi-1-entsyymiä. Tämän vuoksi lihasten rasituskestävyys on heikentynyt.

Lähteet

Luokka:Transferaasit