Фосфоенолпируват карбоксикиназа

**Фосфоенолпируват карбоксикиназа** (EC 4.1.1.32, **PEPCK**) е ензим од семејството лиази што се користи во метаболичкиот пат на глуконеогенезата. Го претвора оксалоцетна киселина во фосфоенолпируват и јаглерод диоксид.

Се наоѓа во две форми, цитозолна и митохондријална.

Кај луѓето постојат две изоформи на PEPCK; таканаречена цитозолна изоформа (SwissProt P35558) и митохондријална изоформа (SwissProt Q16822) кои имаат 63,4% секвенцијален идентитет. Цитозолната форма е важна во процесот на глуконеогенеза. Сепак, постои познат транспортен механизам за движење на PEP од митохондриите до цитозолот, користејќи специфични мембрански транспортни протеини. ] Транспортот на PEP низ внатрешната митохондријална мембрана го вклучува митохондријалниот трикарбоксилат транспортен протеин и во помала мера аденин нуклеотидниот носач. Исто така, бил предложена можноста за транспортер на PEP/пируват.

Рентгенските анализи на PEPCK даваат увид во структурата и механизмот на ензимската активност на PEPCK. Митохондријалната изоформа на пилешки црн дроб PEPCK во комплекс со Mn2+, Mn2+- фосфоенолпируват (PEP) и Mn2+-GDP дава информации за неговата структура и како овој ензим катализира реакции. Делбере и сор. (2004) го решија PEPCK кај *E.coli* и го пронајдоа активното место помеѓу C-терминалниот домен и N-терминалниот домен. Забележано е дека активното место е затворено при ротација на овие домени.

Фосфорил групите се пренесуваат за време на дејството на PEPCK, што веројатно е олеснето од страна на затемнетата конформација на фосфорилните групи кога ATP е врзан за PEPCK.

Затоа што затемнетата формација поседува висока енергија, преносот на фосфорил група има намалена енергија на активирање, што значи дека групите ќе се пренесуваат полесно. Овој пренос веројатно се случува преку механизам сличен на поместувањето на SN2.

## Механизам
PEPCKase го претвора оксалоцетна киселина во фосфоенолпируват и јаглерод диоксид.
Податотека:Oxaloacetic_acid.svg|алт=oxaloacetate| оксалоацетат
Податотека:Phosphoenolpyruvic_acid.svg|алт=phosphoenolpyruvate| фосфоенолпируват
Затоа што PEPCK дејствува на врската помеѓу гликолизата и Кребсовиот циклус, тој предизвикува декарбоксилација на молекул C4, создавајќи молекул C3. Како прв извршен чекор во глуконеогенезата, PEPCK го декарбоксилира и фосфорилира оксалоцетна киселина (OAA) за негова конверзија во PEP, кога е присутен GTP. Како што се пренесува фосфат, реакцијата резултира со молекула GDP.  Кога пируват киназата-ензимот кој нормално ја катализира реакцијата што го претвора PEP во пируват-е елиминирана кај мутантите на бактеријата *Bacillus subtilis*, PEPCK учествува во една од заменските анаплеротични реакции, работејќи во спротивна насока од неговата нормална функција, претворајќи го PEP во OAA. Иако оваа реакција е можна, кинетиката е толку неповолна што мутантите растат со многу бавно темпо или воопшто не растат.

## Функција

### Глуконеогенеза
PEPCK-C катализира неповратен процес на глуконеогенезата, процесот со кој се синтетизира гликозата. Затоа се смета дека ензимот е неопходен за хомеостазата на гликозата, што е потврдено кај лабораториски глувци кои добиле дијабетес мелитус тип 2 како резултат на прекумерната експресија на PEPCK-C кодирачките гени. 

Улогата што ја има PEPCK-C во процесот на глуконеогенеза може да биде посредувана од Кребсов циклус, чија активност е директно поврзана со изобилството на PEPCK-C ензимот.

Нивоата на PEPCK-C сами по себе не биле многу корелирани со глуконеогенезата во црниот дроб кај глувците, како што сугерирале претходни студии. Додека црниот дроб кај глувци речиси исклучиво го експресирал PEPCK-C, луѓето подеднакво презентираат митохондријален изозим (PEPCK-M). PEPCK-M има глуконеоген потенцијал сам по себе. Затоа, улогата на PEPCK-C и PEPCK-M во глуконеогенезата може да биде посложена и да вклучува повеќе фактори отколку што се верувало претходно.

### Животни
Кај животните, ова е чекорот во глуконеогенезата што ја контролира брзината, процес преку кој клетките синтетизираат гликоза од нејзините метаболички прекурсори. Нивото на гликоза во крвта се одржува во строго дефинирани граници, делумно поради прецизната регулација на експресијата на генот PEPCK. За да се нагласи важноста на PEPCK во хомеостазата на гликоза, прекумерната експресија на овој ензим кај глувците води до симптоми на дијабетес мелитус тип II, убедливо најчестата форма на дијабетес која се среќава кај луѓето. Поради важноста на хомеостазата на гликозата во крвта, голем број хормони регулираат збир од гени (вклучувајќи го и PEPCK) во црниот дроб кои ја посредуваат брзината на синтеза на гликоза.

### Растенија
ПЕПК ( EC4.1.1.49) е еден од трите ензими за декарбоксилација што се користат во механизмите за концентрирање на неоргански јаглерод кај C4 и CAM растенијата. Другите се NADP-јаболков ензим и NAD-јаболков ензим. При фиксација на C4 јаглерод, јаглерод диоксидот прво се фиксира со комбинација со фосфоенолпируват за да се формира оксалоацетна киселина во мезофилот. Во PEPCK-тип C4 растенијата, оксалоцетна киселина потоа се претвора во аспартат, кој патува до обвивката на снопот. Во клетките на обвивката на снопот, аспартатот се претвора назад во оксалоацетат. PEPCK го декарбоксилира оксалоцетна киселина на обвивката на снопот, ослободувајќи јаглерод диоксид, кој потоа се фиксира од ензимот рибулоза-бифосфатна карбоксилаза. За секоја молекула јаглерод диоксид произведена од PEPCK, се троши молекула ATP.

### Бактерии
Во обид да ја истражат улогата на PEPCK, истражувачите предизвикале прекумерна експресија на PEPCK кај бактериите *E.coli* преку рекомбинантна ДНК.

Докажано е дека PEPCK на *[[Mycobacterium tuberculosis]]* го активира имунолошкиот систем кај глувците со зголемување на активноста на цитокините.

Како резултат на тоа, откриено е дека PEPCK може да биде соодветна состојка во развојот на ефикасна вакцинација на подгрупи за туберкулоза.

## Регулатива

### Кај луѓето
PEPCK-C е засилен, и во однос на неговото производство и активирање, од многу фактори. Транскрипцијата на генот PEPCK-C е стимулирана од страна на глукагон, глукокортикоиди, ретиноична киселина и аденозин 3',5'-монофосфат (cAMP), додека е инхибирана од страна на инсулин. Од овие фактори, инсулинот, хормон кој е дефицитарен во случај на дијабетес мелитус тип I, се смета за доминантен, бидејќи ја инхибира транскрипцијата на многу од стимулативните елементи. Активноста на PEPCK е исто така инхибирана од хидразин сулфатот, а инхибицијата затоа ја намалува брзината на глуконеогенезата.

GTP-специфичната активност на PEPCK е највисока кога се достапни Mn2+ и Mg2+. Покрај тоа, хиперреактивниот цистеин (C307) е вклучен во врзувањето на Mn2+ за активното место.

## Класификација
Класифициран е под EC број 4.1.1. Постојат три главни типа, кои се разликуваат според изворот на енергијата што ја поттикнува реакцијата:

* 4.1.1.32 – GTP ( PCK1, PCK2 )
* 4.1.1.38 – дифосфат
* 4.1.1.49 – АТП

## Наводи

Категорија:Ензим
Категорија:Ензими
Категорија:Биохемија
Категорија:Метаболизам
Категорија:Глуконеогенеза
Категорија:Глукоза