Ein hexokinase ist ein Enzym dass phosphorylates hexoses (Sechs-Kohlenstoff-Zucker), hexose Phosphat bildend. In den meisten Organismen ist Traubenzucker das wichtigste Substrat von hexokinases und glucose-6-phosphate das wichtigste Produkt.

Hexokinases sollte mit glucokinase nicht verwirrt sein, der ein spezifischer isoform von hexokinase ist. Während andere hexokinases zu phosphorylating fähig sind, sind mehrere hexoses, glucokinase Taten mit einer 50-fachen niedrigeren Substrat-Sympathie und seinem einzigen Substrat Traubenzucker.

Schwankung

Gene, die hexokinase verschlüsseln, sind in jedem Gebiet des Lebens entdeckt worden, und bestehen unter einer Vielfalt der Arten, die sich von Bakterien, Hefe und Werken Menschen und anderen Wirbeltieren erstrecken. Sie werden als actin Falte-Proteine kategorisiert, einen allgemeinen ATP verbindlicher Seite-Kern teilend, der durch mehr variable Folgen umgeben wird, die Substrat-Sympathien und andere Eigenschaften bestimmen.

Mehrere hexokinase isoforms oder isozymes, die verschiedene Funktionen zur Verfügung stellen, können in einer einzelnen Art vorkommen.

Reaktion

Für die intrazellulären durch hexokinases vermittelten Reaktionen kann als typisch gewesen werden:

:Hexose-CHOH + MgATP  Hexose-CHO-PO + MgADP + H

wo hexose-CHOH einigen von mehreren hexoses vertritt (wie Traubenzucker), die eine zugängliche-CHOH Hälfte enthalten.

Folgen von hexose phosphorylation

Phosphorylation eines hexose wie Traubenzucker beschränkt es häufig auf mehrere intrazelluläre metabolische Prozesse, wie glycolysis oder glycogen Synthese. Das ist, weil phosphorylated hexoses beladen, und so schwieriger werden, aus einer Zelle zu transportieren.

Größe von verschiedenem isoforms

Die meisten bakteriellen hexokinases sind etwa 50 kD in der Größe. Mehrzellorganismen wie Werke und Tiere haben häufig mehr als einen hexokinase isoform. Die meisten sind ungefähr 100 kD in der Größe und bestehen aus zwei Hälften (N und C Terminal), die viel Folge-Homologie teilen. Das deutet einen Entwicklungsursprung durch die Verdoppelung und Fusion 50kD Erb-hexokinase ähnlich denjenigen von Bakterien an.

Typen von Säugetierhexokinase

Es gibt vier wichtige Säugetierhexokinase isozymes , die sich in Subzellpositionen und Kinetik in Bezug auf verschiedene Substrate und Bedingungen und physiologische Funktion ändern. Sie werden hexokinases I, II, III, und IV oder hexokinases A, B, C, und D benannt.

Hexokinases I, II, und III

Hexokinases I, II, und III werden "niedrigen-K" isozymes wegen einer hohen Sympathie für Traubenzucker sogar bei niedrigen Konzentrationen (unter 1 Mm) genannt. Hexokinases I und II folgen Michaelis-Menten Kinetik bei physiologischen Konzentrationen von Substraten. Alle drei werden durch ihr Produkt, glucose-6-phosphate stark gehemmt. Molekulargewichte sind ungefähr 100 kD. Jeder besteht aus zwei ähnlichen 50kD Hälften, aber nur in hexokinase II tun beide Hälften haben funktionelle aktive Seiten.

• Hexokinase I/A wird in allen Säugetiergeweben gefunden, und wird als ein "Hauswirtschaft-Enzym," ungekünstelt durch physiologischste, hormonale und metabolische Änderungen betrachtet.
• Hexokinase II/B setzt das Rektor ein hat isoform in vielen Zelltypen geregelt und wird in vielen Krebsen vergrößert.
• Hexokinase III/C ist durch Traubenzucker bei physiologischen Konzentrationen Substrat-gehemmt. Wenig ist über die Durchführungseigenschaften dieses isoform bekannt.

Hexokinase IV ("glucokinase")

Säugetierhexokinase IV, auch verwiesen auf als glucokinase, unterscheidet sich von anderem hexokinases in der Kinetik und den Funktionen.

Die Position des phosphorylation auf einem Subzellniveau kommt vor, wenn glucokinase zwischen dem Zytoplasma und Kern von Leber-Zellen verlagert. Glucokinase kann nur phosphorylate Traubenzucker, wenn die Konzentration dieses Substrats hoch genug ist; sein Km für Traubenzucker ist 100mal höher als dieser von hexokinases I, II, und III.

Hexokinase IV ist monomeric, über 50kD, zeigt positiven cooperativity mit Traubenzucker, und ist nicht allosterically gehemmt durch sein Produkt, glucose-6-phosphate.

Hexokinase IV ist in der Leber, der Bauchspeicheldrüse, hypothalamus, dem Dünndarm, und vielleicht den bestimmten anderen neuroendocrine Zellen da, und spielt eine wichtige Durchführungsrolle im Kohlenhydrat-Metabolismus. In den Beta-Zellen der Bauchspeicheldrüseninselchen dient es als ein Traubenzucker-Sensor, um Insulin-Ausgabe zu kontrollieren, und kontrolliert ähnlich Glucagon-Ausgabe in den Alpha-Zellen. In hepatocytes der Leber antwortet glucokinase auf Änderungen von umgebenden Traubenzucker-Niveaus durch die Erhöhung oder das Reduzieren glycogen der Synthese.

Hexokinase in glycolysis

Traubenzucker ist darin einzigartig er kann verwendet werden, um ATP durch alle Zellen sowohl in die Anwesenheit als auch in Abwesenheit von molekularem Sauerstoff (O) zu erzeugen. Der erste Schritt in glycolysis ist der phosphorylation von Traubenzucker durch hexokinase.

Durch das Katalysieren des phosphorylation von Traubenzucker, um 6-Phosphate-Traubenzucker nachzugeben, erhalten hexokinases den abschüssigen Konzentrationsanstieg aufrecht, der den erleichterten Transport von Traubenzucker in Zellen bevorzugt. Diese Reaktion beginnt auch alle physiologisch relevanten Pfade der Traubenzucker-Anwendung, einschließlich glycolysis und des pentose Phosphatpfads. Die Hinzufügung einer beladenen Phosphatgruppe am 6-Positionen-von hexoses sichert auch 'das Abfangen' von Traubenzucker, und 2-deoxyhexose Traubenzucker-Analoga (z.B 2-deoxyglucose, und 2 fluoro 2 deoxyglucose) innerhalb von Zellen, wie beladen, hexose Phosphate können die Zellmembran nicht leicht durchqueren.

Vereinigung mit mitochondria

Hexokinases I und II kann physisch zur Außenoberfläche der Außenmembran von mitochondria durch die spezifische Schwergängigkeit zu einem porin oder Stromspannungsabhängiger-Anion-Kanal verkehren. Diese Vereinigung teilt hexokinase direkten Zugang zu ATP zu, der durch mitochondria erzeugt ist, der eines der zwei Substrate von hexokinase ist. Mitochondrial hexokinase wird in schnell wachsenden bösartigen Geschwulst-Zellen mit Niveaus bis zu 200mal höher hoch erhoben als normale Gewebe. Mitochondrially-bestimmter hexokinase ist demonstriert worden, um die treibende Kraft für die äußerst hohen glycolytic Raten zu sein, die aerobically in Geschwulst-Zellen (die so genannte Wirkung von Warburg stattfinden, die von Otto Heinrich Warburg 1930 beschrieben ist).

Anschlag von Hydropathy

Das Potenzial transmembrane Teile eines Proteins kann durch die hydropathy Analyse entdeckt werden. Eine hydropathy Analyse verwendet einen Algorithmus, der den hydrophoben Charakter an jeder Position entlang der polypeptide Kette misst. Eine der akzeptierten Hydropathy-Skalen ist die von Kyte und Doolittle, der sich auf die Generation von Hydropathy-Anschlägen verlässt. In diesen Anschlägen vertreten die negativen Zahlen wasserquellfähige Gebiete, und die positiven Zahlen vertreten hydrophobe Gebiete auf der Y-Achse. Ein Potenzial transmembrane Gebiet ist ungefähr 20 Aminosäuren lange auf der X-Achse.

Ein hydropathy anaylsis hexokinase in der Hefe ist durch diese Standards geschaffen worden. Es erscheint, als ob hexokinase ein einzelnes Potenzial transmembrane Gebiet besitzt, das um Aminosäure 400 gelegen ist. Deshalb ist hexokinase nicht ein integriertes Membranenprotein in der Hefe am wahrscheinlichsten.

Siehe auch

• glucokinase
• glycolysis
• glycogen
• Insulin
• Traubenzucker 6-phosphatase
• Leuchtstofftraubenzucker biosensors