グルコキナーゼ
微量(μM程度)のフルクトースは、ケトヘキソキナーゼによるフルクトース-1-リン酸(F1P)へのリン酸化の後、グルコキナーゼのGKRPからの解離を促進する。この微量のフルクトースに対する感受性は、GKRP、グルコキナーゼ、そしてケトヘキソキナーゼによる「フルクトース検知システム」を可能にしている。このシステムは混合炭水化物を含む食事が消化されているというシグナルを発し、グルコースの利用を加速させる。一方で、フルクトース-6-リン酸(F6P)はGKRPによるGKの結合を強化する。F6Pは、グリコーゲン分解や糖新生が行われている際に、グルコキナーゼによるグルコースのリン酸化を低下させる。F1PとF6PはGKRPの重複する部位に結合する。F1PまたはF6Pの結合によってGKRPは2つの異なるコンフォメーションをとり、一方はグルコキナーゼに結合できる構造、他方は結合できない構造となると考えられている。
グルコキナーゼ(英: glucokinase、EC 2.7.1.2)は、グルコースからグルコース-6-リン酸へのリン酸化を促進する酵素である。ヒトや他の脊椎動物の大部分では、グルコキナーゼは肝臓と膵臓の細胞で発現している。各器官においてグルコースのセンサーとして機能することで炭水化物の代謝調節に重要な役割を果たし、食事後や絶食時などのグルコースレベルの上昇や低下に応答して代謝や細胞機能の変化を開始させる。この酵素の遺伝子の変異は、一般的でない病態の糖尿病や低血糖症を引き起こす。
グルコキナーゼはヘキソキナーゼのアイソザイムであり、他の3つのヘキソキナーゼと相同性を示す。ヘキソキナーゼはグルコースからグルコース-6-リン酸へのリン酸化を媒介し、これはグリコーゲン合成と解糖系の双方の第一段階である。グルコキナーゼのグルコースに対する親和性は他のヘキソキナーゼよりも低い。他の3つのヘキソキナーゼはほとんどの組織や器官で解糖系やグリコーゲン合成に重要な役割を果たすのに対し、グルコキナーゼの活性はいくつかの細胞種に限られている。この低い親和性のため、生理的条件下におけるグルコキナーゼの活性はグルコース濃度によって大きく変動する。
ヒトのグルコキナーゼは、7番染色体(英語版)のGCK遺伝子にコードされている。この遺伝子は10個のエクソンからなる。他の動物のグルコキナーゼの遺伝子はヒトのGCKと相同である。
この遺伝子の特徴は、2つのプロモーター領域から始まる点である。5'末端の最初のエクソンには、組織特異的な2つのプロモーター領域が含まれている。転写は(組織によって)どちらかのプロモーターから開始され、その結果肝臓と他の組織ではわずかに異なる分子が産生される。このグルコキナーゼの2つのアイソフォームは分子のN末端の13–15アミノ酸が異なるだけであり、その構造にはわずかな差異しか存在しない。2つのアイソフォームは同じ速度論的・機能的性質を有する。
5'末端にある1番目のプロモーター(上流プロモーターまたは神経内分泌プロモーターと呼ばれる)は膵島細胞、神経組織、小腸の上皮細胞(エンテロサイト)で活性があり、グルコキナーゼの「神経内分泌型アイソフォーム」を産生する。