पाइरूवेट काइनेज (PYK) एंजाइम है कि ग्लाइकोलाइटिक मार्ग में अंतिम चरण है, जो ADP के एक अणु को phosphoenolpyruvate (PEP) के एक अणु की फॉस्फेट समूह के अपरिवर्तनीय हस्तांतरण शामिल उत्प्रेरित, एक अणु के संश्लेषण में जिसके परिणामस्वरूप है एटीपी और पाइरूविक एसिड या पाइरूवेट का एक और।
इस प्रकार बाद में उत्पादित पाइरूवेट विभिन्न कैटाबोलिक और एनाबॉलिक (बायोसिंथेटिक) रास्तों में भाग लेता है: एसिटाइल-सीओए का उत्पादन करने के लिए डीकार्बाक्सिलेट किया जा सकता है, ऑक्सोलेसेटेट का उत्पादन करने के लिए कार्बोक्जाइलेट किया जाता है, एलेन का उत्पादन करने के लिए ट्रांसमीनेट किया जाता है, लैक्टिक एसिड का उत्पादन करने के लिए ऑक्सीकरण किया जाता है या ग्लूकोजोजेनेसिस के लिए इसे निर्देशित किया जा सकता है। ग्लूकोज।
एंजाइम pyruvate kinase द्वारा उत्प्रेरित अभिक्रिया (स्रोत: Noah Salzman विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से)
चूंकि यह ग्लाइकोलाइसिस में भाग लेता है, यह एंजाइम कई जीवों, एककोशिकीय और बहुकोशिकीय के कार्बोहाइड्रेट चयापचय के लिए बहुत महत्वपूर्ण है, जो इसे ऊर्जा प्राप्त करने के लिए मुख्य catabolic मार्ग के रूप में उपयोग करते हैं।
ऊर्जा उत्पादन के लिए ग्लाइकोलाइसिस पर सख्ती से निर्भर कोशिकाओं का एक उदाहरण स्तनधारी एरिथ्रोसाइट्स है, जिसके लिए इस मार्ग में शामिल किसी भी एंजाइम में कमी से काफी नकारात्मक प्रभाव पड़ सकता है।
संरचना
स्तनधारियों में पाइरूवेट किनेज एंजाइम के चार आइसोफॉर्म वर्णित हैं:
- पीकेएम 1, मांसपेशियों में विशिष्ट
- PKM2, केवल भ्रूण में (एक ही दूत आरएनए के वैकल्पिक प्रसंस्करण के दोनों उत्पाद)
- पीकेएल, यकृत में मौजूद और
- पीकेआर, एरिथ्रोसाइट्स में मौजूद (दोनों एक ही जीन, पीकेएलआर द्वारा एन्कोडेड, लेकिन अलग-अलग प्रमोटरों द्वारा स्थानांतरित)।
हालांकि, प्रकृति में विभिन्न पाइरूवेट किनेज एंजाइमों की संरचना (स्तनधारियों से इन 4 सहित) की संरचना पर किए गए विश्लेषण सामान्य संरचना में एक महान समानता दिखाते हैं, साथ ही साथ सक्रिय साइट की वास्तुकला और नियामक तंत्र के संबंध में भी।
सामान्य शब्दों में, यह 200 kDa के आणविक भार के साथ एक एंजाइम है, जिसमें 4 समान प्रोटीन इकाइयों से बना एक टेट्रामिक संरचना होती है, अधिक या कम 50 या 60 kDa, और प्रत्येक के साथ 4 डोमेन, अर्थात्:
- एन-टर्मिनल छोर पर एक छोटा पेचदार डोमेन (जीवाणु एंजाइमों में अनुपस्थित)
- एक " ए " डोमेन, जिसे 8 तह 8 शीट्स और 8 α हेलिकॉप्टर की टोपोलॉजी द्वारा पहचाना जाता है
- एक " बी " डोमेन, मुड़ा हुआ बीटा शीट नंबर 3 और अल्फा हेलिक्स नंबर 3 डोमेन "ए" के बीच डाला गया
- एक " सी " डोमेन, जिसमें α +। टोपोलॉजी है
पाइरूवेट काइनेज एंजाइम की आणविक संरचना (स्रोत: जवाहर स्वामीनाथन और विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से यूरोपीय जैव सूचना विज्ञान संस्थान में एमएसडी स्टाफ)
विभिन्न जीवों से पाइरूवेट किनसे टेट्रामर्स में तीन साइटों का पता चला है: सक्रिय साइट, प्रभावकार साइट और अमीनो एसिड बाइंडिंग साइट। इन एंजाइमों की सक्रिय साइट "एक्टर साइट" के आसपास के क्षेत्र में ए और बी के बीच स्थित है, जो सी से संबंधित है।
टेट्रामर में, सी डोमेन एक "छोटा" इंटरफ़ेस बनाते हैं, जबकि ए डोमेन एक बड़ा इंटरफ़ेस बनाते हैं।
समारोह
जैसा कि पहले ही चर्चा की गई है, पाइरूवेट किनासे ग्लाइकोलाइटिक मार्ग में अंतिम चरण को उत्प्रेरित करता है, अर्थात एटीपी और पाइरूवेट या पाइरूविक एसिड अणु का उत्पादन करने के लिए एडीपी अणु के लिए फॉस्फेनोलेफ्रुवेट (पीईपी) से फॉस्फेट समूह का स्थानांतरण।
इस एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया के उत्पाद विभिन्न चयापचय संदर्भों के लिए अत्यधिक महत्व रखते हैं। पाइरूवेट का उपयोग विभिन्न तरीकों से किया जा सकता है:
- एरोबिक स्थितियों के तहत, अर्थात्, ऑक्सीजन की उपस्थिति में, यह एक एंजाइम के लिए सब्सट्रेट के रूप में जाना जा सकता है जिसे पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स के रूप में जाना जाता है, डीकार्बाक्सिलेट किया जाता है और एसिटाइल-सीओए में परिवर्तित होता है, एक अणु जो माइटोकोंड्रिया में क्रेब्स चक्र में प्रवेश कर सकता है। या उदाहरण के लिए फैटी एसिड जैवसंश्लेषण जैसे अन्य उपचय मार्गों में भाग लेते हैं।
- ऑक्सीजन या एनारोबायोसिस की अनुपस्थिति में, पाइरूवेट का उपयोग एंजाइम लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज द्वारा "लैक्टिक किण्वन" नामक प्रक्रिया के माध्यम से लैक्टिक एसिड (ऑक्सीकरण) का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है।
- इसके अलावा, पाइरूवेट को ग्लूकोनेोजेनेसिस के माध्यम से ग्लूकोज में परिवर्तित किया जा सकता है, ऐलेनिन ट्रांसअमाइनेज के माध्यम से एलेनिन में, पाइरूवेट कार्बोक्सिलेज, आदि के माध्यम से ऑक्सालोसेट में।
यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि इस एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया में, एटीपी का शुद्ध संश्लेषण भी होता है, जो ग्लाइकोलाइसिस के लिए जिम्मेदार होता है, जो पाइरूवेट के 2 अणु और ग्लूकोज के प्रत्येक अणु के लिए एटीपी के 2 अणुओं का उत्पादन करता है।
इस प्रकार, इस दृष्टिकोण से, पाइरूवेट किनेज एंजाइम सेलुलर चयापचय के कई पहलुओं में एक बुनियादी भूमिका निभाता है, इतना है कि यह कई मानव रोगजनकों के लिए एक चिकित्सीय लक्ष्य के रूप में उपयोग किया जाता है, जिसमें से कई प्रोटोजोआ बाहर खड़े होते हैं।
विनियमन
पाइरूवेट किनेज सेलुलर चयापचय के दृष्टिकोण से एक अत्यंत महत्वपूर्ण एंजाइम है, क्योंकि यह एक है जो ग्लूकोज अपचय के परिणामस्वरूप अंतिम यौगिक बनाता है: पाइरूवेट।
पूरे ग्लाइकोलाइटिक मार्ग में तीन सबसे विनियमित एंजाइमों में से एक होने के अलावा (अन्य दो हेक्सोकाइनेज (एचके) और फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज (पीएफके)), पाइरूवेट काइनेज चयापचय के प्रवाह और उत्पादन के नियंत्रण के लिए एक बहुत महत्वपूर्ण एंजाइम है। ग्लाइकोलाइसिस के माध्यम से एटीपी की।
यह अपने सब्सट्रेट (होमोट्रोपिक विनियमन) में से एक, साथ ही अन्य मोनो- और डिपहॉस्फोराइलेटेड शर्करा द्वारा फॉस्फोनिओलफ्रुवेट द्वारा सक्रिय किया जाता है, हालांकि इसके विनियमन को इसोनाइजाइम के प्रकार पर निर्भर किया जाता है।
कुछ वैज्ञानिक ग्रंथों का सुझाव है कि इस एंजाइम का विनियमन इसकी "मल्टीमिडेन" वास्तुकला पर भी निर्भर करता है, क्योंकि इसकी सक्रियता सबयूनिट्स के डोमेन में कुछ घुमाव और सक्रिय साइट की ज्यामिति में परिवर्तन पर निर्भर करती है।
कई जीवों के लिए, पाइरूवेट काइनेज का एलोस्टेरिक सक्रियण फ्रुक्टोज 1,6-बिसफ़ॉस्फेट (F16BP) पर निर्भर है, लेकिन पौधे के एंजाइमों के लिए यह सच नहीं है। अन्य एंजाइम चक्रीय एएमपी और ग्लूकोज 6-फॉस्फेट द्वारा भी सक्रिय होते हैं।
इसके अलावा, यह दिखाया गया है कि अध्ययन किए गए अधिकांश पाइरूवेट किनेज की गतिविधि पोटेशियम (K +) और मैग्नीशियम (M + + 2) और मैंगनीज (Mn + 2) जैसे शिरापरक आयनों की उपस्थिति पर अत्यधिक निर्भर है।)।
निषेध
Pyruvate kinase मुख्य रूप से शारीरिक एलेस्टरिक प्रभावकों द्वारा बाधित होता है, इसलिए ये प्रक्रियाएँ विभिन्न प्रजातियों के बीच और यहाँ तक कि एक ही जीव की कोशिकाओं और ऊतकों के बीच भी भिन्न-भिन्न होती हैं।
कई स्तनधारियों में, ग्लूकागन, एपिनेफ्रिन और सीएमपी में पाइरूवेट किनसे गतिविधि पर निरोधात्मक प्रभाव होता है, जो प्रभाव इंसुलिन द्वारा प्रतिसादित किया जा सकता है।
इसके अलावा, यह साबित हो गया है कि कुछ एमिनो एसिड, जैसे फेनिलएलनिन, मस्तिष्क में इस एंजाइम के लिए प्रतिस्पर्धी अवरोधक के रूप में कार्य कर सकते हैं।
संदर्भ
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