A **glicosa-6-fosfatase** ou **glicosa 6-fosfatase** (número EC 3.1.3.9, abreviada como **G6Pase** ou Glc 6-Pase) é un encima que hidroliza a glicosa 6-fosfato orixinando glicosa e fosfato libres. A G6Pase hepática é unha proteína integral de membrana do retículo endoplasmático co sitio activo no lume de dito orgánulo. A glicosa producida é despois exportada da célula por medio dun transportador de glicosa de membrana. Esta reacción é o paso final das rutas metabólicas da gliconeoxénese e a glicoxenólise e, por tanto, xoga un papel fundamental na regulación dos niveis de glicosa sanguínea.

|  |  |  |
| --- | --- | --- |
|  |  H2O     Pi**Glicosa-6-fosfatase** |  |
| α-D-Glicosa 6-fosfato |  | α-D-Glicosa |

Isoencimas
----------

Nos humanos hai tres isoencimas chamados G6PC (ou G6Pase-α, funcional ), G6PC2 (sen actividade de fosfohidrolase), e G6PC3 (ou G6Pase-β, funcional).

As dúas fosfohidrolases funcionais humanas da familia das G6Pase están asociadas ao retículo endoplasmático e son a G6Pase-α (de fígado, riles e intestino) e a G6Pase-β (ubicua por todo o corpo). A G6Pase-α e a G6Pase-β comparten unha estrutura similar do sitio activo, topoloxía, mecanismo de acción, e propiedades cinéticas en relación coa hidrólise da glicosa 6-fosfato.

Estrutura e función
-------------------

Aínda que non se chegou a un consenco total, para explicar as propiedades catalíticas da G6Pase moitos dos científicos do ramo son partidarios do modelo do transporte de substrato. Neste modelo, a G6Pase ten un baixo grao de selectividade. A transferencia da glicosa 6-fosfato lévaa a cabo unha proteína de transporte (T1) e o retículo endoplasmático contén estruturas que permiten a saída do grupo fosfato (proteína T2) e da glicosa (T3).

A G6Pase consta de 357 residuos de aminoácidos, e está ancorada nas membranas do retículo endoplasmático por medio de nove hélices transmembrana. O seu extremo N-terminal e o sitio activo encóntranse no lado luminal do retículo endoplasmático e o extremo C-terminal proxéctase ao citosol. Debido á súa estreita asociación co retículo endoplasmático, a estrutura exacta do encima non se coñece ben, xa que é moi difícil de separar da membrana. Porén, os aliñamentos de secuencias indican que a G6Pase é estruturalmente similar ao sitio activo da cicloperoxidase que contén vanadio que se encontra en fungos do xénero *Curvularia*.

Baseándose en estudos cinéticos de pH da catálise realizada pola G6Pase-α, propúxose que a hidrólise da glicosa 6-fosfato se completa por medio dun intermediato covalente fosfohistidina. O sitio activo da G6Pase-α foi identificado inicialmente pola presenza dun motivo sinatura conservado fosfato que se encontra nas lípido fosfatases, e nas vanadio haloperoxidases.

Os residuos esenciais no sitio activo das vanadio haloperoxidases son: Lys353, Arg360, Arg490, His404, e His496. Os residuos correspondentes no sitio activo da G6Pase-α inclúen a Arg170 e Arg83, os cales doan ións hidróxeno ao fosfato, estabilizando o estado de transición, xunto coa His119, que proporciona un protón ao oxíxeno desfosforilado unido á glicosa, e a His176, que completa o ataque nucleofílico sobre o fosfato para formar un intermediato fosforil encima unido covalentemente. Na cloroperoxidase que contén vanadio, a Lys353 estabiliza o fosfato no estado de transición. Porén, o residuo correspondente na G6Pase-α (Lys76) está situado dentro da membrana do retículo endoplasmático e a súa función, se é que ten algunha, non se coñece actualmente. Coa excepción da Lys76, estes residuos están todos localizados no lado luminal da membrana do retículo endoplasmático.

A G6Pase-β exprésase ubicuamente, é unha proteína de membrana de 346 residuos de aminoácidos que comparte un 36% de identidade de secuencia coa G6Pase-α. Na G6Pase-β os aliñamentos de secuencia predín que o seu sitio activo contén His167, His114, e Arg79. Igual que no sitio activo da G6Pase-α, a His167 é o residuo que realiza o ataque nucleofílico, mentres que a His114, e a Arg79 son os doantes de hidróxenos. A G6Pase-β está tamén localizada na membrana do retículo endoplasmático, mais a súa orientación non se coñece.

Mecanismo
---------

A hidrólise da glicosa 6-fosfato empeza cun ataque nucleofílico ao fosfato unido ao azucre feito polo residuo His176, que dá lugar á formación dun enlace fosfohistidina e á degradación do carbonilo. Un oxíxeno cargado negativamente transfire despois os seus electróns volvendo a formar un carbonilo e rompendo o seu enlace coa glicosa. O oxíxeno unido á glicosa cargado negativamente é despois protonado pola His119 formando glicosa libre. O fosfo-intermediato producido pola reacción entre a His176 e o grupo fosfato rompe despois por un ataque nucleofílico; despois da adición doutro hidróxido e a descomposición do carbonilo, o carbonilo volve a formarse expulsando os electróns doados orixinalmente polo residuo de His176, creando deste modo un grupo fosfato libre e completando a hidrólise.

Expresión
---------

Os xenes que codifican este encima exprésanse principalmente no fígado, córtex renal e (en menor medida) nas células β dos illotes pancreáticos e a mucosa intestinal (especialmente durante períodos nos que se pase fame). Segundo Surholt e Newsholme, a G6Pase está presente no músculo de numerosas especies animais, pero só a moi pequenas concentracións. Deste modo, ao haber tan pouco deste encima, o glicóxeno que se almacena nos músculos non está xeralmente dispoñible para o resto das células do corpo porque a glicosa 6-fosfato non pode cruzar o sarcolema (membrana da célula muscular) a non ser que sexa desfosforilada. O encima xoga un importante papel durante os períodos de xaxún e cando os niveis de glicosa son baixos. Observouse que a inanición e a diabetes inducen un incremento en 2-3 veces na actividade da G6Pase no fígado. A actividade da G6Pase tamén se incrementa drasticamente no nacemento cando o organismo se fai independente das fontes de glicosa de procedencia materna. O xene da G6Pase contén cinco exóns que abranguen aproximadamente 125,5 kb do ADN localizados no cromosoma 17 (locus 17q21.31).

Importancia clínica
-------------------

As mutacións no sistema da G6Pase, especificamente na subunidade glicosa-6-fosfatase-α (G6Pase- α), ou no transportador de glicosa 6-fosfato (G6PT), ou na subunidade glicosa-6-fosfatase-β (G6Pase-β ou G6PC3) orixinan deficiencias no mantemento da homeostase da glicosa interprandial e no funcionamento dos neutrófilos. As mutacións na G6Pase-α e no G6PT orixinan a enfermidade de almacenamento de glicóxeno de tipo 1 (GSD-1) chamada enfermidade de von Gierke. As mutacións na G6Pase-α causan unha enfermidade de almacenamento do glicóxeno de tipo 1a, que se caracteriza pola acumulación de glicóxeno e graxas no fígado e riles, que orixina hepatomegalia e renomegalia. A GSD-1a constitúe aproximadamente o 80% dos casos de GSD-1 que se presentan clinicamente. A ausencia de G6PT dá lugar á enfermidade de almacenamento de glicóxeno de tipo 1b (GSD-1b), que se caracteriza pola falta de G6PT e supón o 20% dos casos que se presentan clinicamente.

Degradación dos diversos constituíntes da deficiencia no sistema da glicosa-6-fosfatase.
A causa específica dunha GSD-1a son mutacións sen sentido, insercións/delecións con ou sen corremento da pauta de lectura, ou mutacións no sitio de splicing que ocorren nos xenes. As mutacións sen sentido afectan aos dous longos bucles luminais e ás hélices transmembrana da G6Pase-α, que suprimen ou reducen moito a actividade do encima. A causa específica da GSD-1b son mutacións "graves" como mutacións no sitio de splicing, mutacións de cambio de pauta de lectura, e substitucións dun residuo moi conservado que destrúen completamente a actividade G6PT. Estas mutacións orixinan a GSD-1 ao impediren o transporte de glicosa 6-fosfato (G6P) na porción luminal do retículo endoplasmático e tamén ao inhibiren a conversión de glicosa 6-fosfato en glicosa para ser usada pola célula.

O terceiro tipo de deficiencia de G6Pase é a deficiencia de G6Pase-β, que se caracteriza por unha síndrome de neutropenia conxénita na cal os neutrófilos mostran un aumento do estrés do retículo endoplasmático, incremento da apoptose, afectación da homeostase enerxética, e perda de funcionalidade. Pode levar tamén a desenvolver malformacións cardíacas e uroxenitais. Esta terceira clase de deficiencia tamén se ve afectada por unha deficiencia en G6PT, xa que a G6Pase-β tamén está situada no lume do retículo endoplasmático, o que pode facer que os síntomas similares da deficiencia de G6Pase-β sexan asociados con GSD-1b. Ademais, investigacións recentes estudaron esta zona de semellanza entre as dúas deficiencias e mostraron que ocorre unha glicosilación anormal en ambas as deficiencias. A glicosilación de certos encimas dos neutrófilos (como a NADPH oxidase) ten un profundo efecto na actividade dos neutrófilos e pode clasificarse tamén como un trastorno de glicosilación conxénito.

A principal función da G6Pase-β é proporcionar glicosa reciclada ao citoplasma dos neutrófilos para manter o seu funcionamento normal. A distorsión da proporción de glicosa con respecto a glicosa 6-fosfato debido a unha diminución significativa dos niveis de glicosa intracelular causa unha alteración significativa da glicólise e da vía da pentosa fosfato. A non ser qur se contrarreste con captación de glicosa extracelular, esta deficiencia dá lugar a unha disfunción dos neutrófilos.

Notas
-----

1. ↑  Burchell A, Hume R. The glucose-6-phosphatase system in human development. Histol Histopathol. 1995 Oct;10(4):979-93. PMID 8574017.
2. 1 2 3  Ghosh A, Shieh JJ, Pan CJ, Sun MS, Chou JY (2002). "The catalytic center of glucose-6-phosphatase. HIS176 is the nucleophile forming the phosphohistidine-enzyme intermediate during catalysis". *J. Biol. Chem.* **277** (36): 32837–42. PMID 12093795. doi:10.1074/jbc.M201853200.
3. ↑  Nordlie R; et al. (1985). *The Enzymes of biological membranes, 2nd edition*. New York: Plenum Press. pp. 349–398. ISBN 0-306-41453-8.
4. ↑  CHEMBL Glucose-6-phosphatase
5. ↑  OMIM G6PC3
6. 1 2 3 4  Ghosh A, Shieh JJ, Pan CJ, Chou JY (2004). "Histidine 167 is the phosphate acceptor in glucose-6-phosphatase-beta forming a phosphohistidine enzyme intermediate during catalysis". *J. Biol. Chem.* **279** (13): 12479–83. PMID 14718531. doi:10.1074/jbc.M313271200.
7. 1 2 3 4 5 6  van Schaftingen E, Gerin I (2002). "The glucose-6-phosphatase system". *Biochem. J.* **362** (Pt 3): 513–32. PMC 1222414. PMID 11879177. doi:10.1042/0264-6021:3620513.
8. ↑  Pan CJ, Lei KJ, Annabi B, Hemrika W, Chou JY (1998). "Transmembrane topology of glucose-6-phosphatase". *J. Biol. Chem.* **273** (11): 6144–8. PMID 9497333. doi:10.1074/jbc.273.11.6144. Arquivado dende o orixinal o 30 de maio de 2020. Consultado o 11 de xaneiro de 2014.
9. ↑  B Surholt and E A Newsholme. Maximum activities and properties of glucose 6-phosphatase in muscles from vertebrates and invertebrates. Biochem J. 1981 September 15; 198(3): 621–629.
10. ↑  Angaroni CJ, de Kremer RD, Argaraña CE; et al. (2004). "Glycogen storage disease type Ia in Argentina: two novel glucose-6-phosphatase mutations affecting protein stability". *Mol. Genet. Metab.* **83** (3): 276–9. PMID 15542400. doi:10.1016/j.ymgme.2004.06.010.
11. ↑  Chou JY, Jun HS, Mansfield BC (2010). "Glycogen storage disease type I and G6Pase-β deficiency: etiology and therapy". *Nature Reviews Endocrinology* **6** (12): 676–88. PMID 20975743. doi:10.1038/nrendo.2010.189.
12. 1 2 3  Jun HS, Lee YM, Cheung YY; et al. (2010). "Lack of glucose recycling between endoplasmic reticulum and cytoplasm underlies cellular dysfunction in glucose-6-phosphatase-beta-deficient neutrophils in a congenital neutropenia syndrome". *Blood* **116** (15): 2783–92. PMC 2974586. PMID 20498302. doi:10.1182/blood-2009-12-258491.
13. ↑  Stryer, Lubert; Berg, Jeremy Mark; Tymoczko, John L. (2007). *Biochemistry*. San Francisco: W.H. Freeman. ISBN 0-7167-8724-5.
14. ↑  Pagon RA, Bird TD, Dolan CR; et al. (19 de abril de 2006). "Glycogen Storage Disease Type I." (en inglés). PMID 20301489.
15. 1 2  Chou JY, Matern D, Mansfield BC, Chen YT (2002). "Type I glycogen storage diseases: disorders of the glucose-6-phosphatase complex". *Curr. Mol. Med.* **2** (2): 121–43. PMID 11949931. doi:10.2174/1566524024605798.
16. 1 2  Froissart R, Piraud M, Boudjemline AM; et al. (2011). "Glucose-6-phosphatase deficiency". *Orphanet J Rare Dis* **6**: 27. PMC 3118311. PMID 21599942. doi:10.1186/1750-1172-6-27.
17. ↑  Jun HS, Lee YM, Song KD, Mansfield BC, Chou JY (2011). "G-CSF improves murine G6PC3-deficient neutrophil function by modulating apoptosis and energy homeostasis". *Blood* **117** (14): 3881–92. PMC 3083300. PMID 21292774. doi:10.1182/blood-2010-08-302059.
18. ↑  Boztug K, Appaswamy G, Ashikov A; et al. (2009). "A syndrome with congenital neutropenia and mutations in G6PC3". *N. Engl. J. Med.* **360** (1): 32–43. PMC 2778311. PMID 19118303. doi:10.1056/NEJMoa0805051.
19. 1 2  Hayee B, Antonopoulos A, Murphy EJ; et al. (2011). "G6PC3 mutations are associated with a major defect of glycosylation: a novel mechanism for neutrophil dysfunction". *Glycobiology* **21** (7): 914–24. PMC 3110488. PMID 21385794. doi:10.1093/glycob/cwr023.

Véxase tamén
------------

### Outros artigos

* Hexoquinase

### Ligazóns externas

* Glucose-6-Phosphatase *Medical Subject Headings* (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.
* *G6PC*, *G6PC2*, *G6PC3*, *G6PR*

|  |  |
| --- | --- |
| Control de autoridades | 
* Wd: Q24785320
* EBID: ID
* MAG: 2779202576

 |

|  |  |
| --- | --- |
| Identificadores | 
* EC: 3.1.3.9
* GPnotebook: 2134179898
* InterPro: IPR016275
* MeSH: D005952
* MeSH: D08.811.277.352.650.225

 |