miniatura|dereita|Glicosa-6-fosfato isomerase de PDB 1dqr. A glicosa-6-fosfato isomerase, tamén chamada glicosa fosfato isomerase, fosfoglicosa isomerase (PGI) ou fosfohexosa isomeraseOMIM GPI, é un encima que cataliza a conversión da glicosa 6-fosfato en frutosa 6-fosfato no segundo paso da glicólise.
A variante humana deste encima está codificada polo xene GPI situado no cromosoma 19.
Estrutura Os monómenros deste encima están constituídos por dous dominios, un formado por dous segmentos separados chamado dominio grande, e o outro formado por un segmento situado en medio chamado dominio pequeno. Os dous dominios son sándwichs αβα. O dominio pequeno contén unha folla β de cinco cadeas rodeadas por hélices α, mentres que o dominio grande ten unha folla β de seis cadeas. O dominio grande e o C-terminal de cada monómero conteñen tamén protrusións que son como "brazos".
O encima completo funcional é un dímero composto por dous monómeros idénticos. Os dous monómeros interactúan principalmente por medio das dúas protrusións como se se deran unha aperta. O sitio activo de cada monómero está formado por unha fenda entre os dous dominios e a interface do dímero.
Mecanismo miniatura|esquerda|Mecanismo de reacción da fosfoglicosa isomerase. Baseado na figura de Solomons et al. O mecanismo que a glicosa-6-fosfato isomerase utiliza para interconverter a glicosa-6-fosfato e a frutosa 6-fosfato consta de tres pasos: abertura do anel da glicosa, isomerización da glicosa en frutosa por medio dun intermediato enediol, e peche do anel de frutosa.
A glicosa 6-fosfato únese ao encima como un anel hemiacetal. O anel ábrese por un mecanismo de "empuxar-tirar" pola His en posición 388, o cal protona ao oxíxeno C5, e pola Lys518, que desprotona o grupo hidroxilo do C1. Isto crea unha cadea aberta de aldosa. Despois, o substrato rota arredor do enlace C3-C4 para posicionalo para a isomerización. Neste punto o Glu357 desprotona o C2 para orixinar un intermediato cis-enediolato estabilizado pola Arg272. Para completar a isomerización, o Glu357 doa o seu protón a C1, o grupo hidroxilo de C2 perde o seu protón e fórmase a cetosa de cadea aberta, frutosa 6-fosfato. Finalmente, o anel péchase ao rotar o substrato de novo sobre o enlace C3-C4 e desprotonar o hidroxilo C5 coa Lys518 para causar o oposto ao producido durante o mecanismo de abertura do anel co que comezara a reacción.
Función
O xene deste encima pertence á familia GPI cuxos membros codifican proteínas fosfoglicosa isomerases multifuncionais implicadas en rutas de produción de enerxía. A proteína codificada por este xene nos humanos é un encima dimérico que cataliza a isomerización reversible da glicosa-6-fosfato e a frutosa-6-fosfato.
glicosa 6-fosfato frutosa 6-fosfato
A proteína ten diferentes funcións dentro e fóra da célula. No citoplasma, a proteína está implicada na glicólise e gliconeoxénese, pero fóra da célula funciona como un factor neurotrófico para as neuronas sensoriais e espiñais. A mesma proteína tamén a segregan as células cancerosas, nas cales se chama factor de motilidade autócrino e estimula a metástase. Certos defectos neste xene son a causa da anemia hemolítica non esferocítica, e unha grave deficiencia do encima pode ser asociada coa hidropesía fetal, morte neonatal inmediata e trastorno neurolóxico.
Glicólise
Isomerización da glicosa
Neuroleucina
A tecnoloxía da clonación demostrou que a PGI é case idéntica á proteína neuroleucina (ou neuroleuquina), aínda que inicialmente foran tratadas como proteínas distintas. A neuroleucina é un factor neurotrófico para as neuronas sensoriais e espiñais. Atópase en grandes cantidades no músculo, cerebro, corazón, e riles.
A neuroleucina tamén actúa como linfocina segregada polas células T estimuladas pola lectina. Induce a secreción de inmunoglobulinas polas células B como parte da resposta que activa as células secretoras de anticorpos.
Factor de motilidade autócrino de célula tumoral Os experimentos de clonación revelaron tamén que a PGI é idéntica á proteína coñecida como factor de motilidade autócrino. O factor de motilidade autócrino producido e segregado polas células cancerosas estimula o crecemento celular e a motilidade como factor de crecemento. O factor de motilidade autócrino crese que xoga un papel chave na metástase do cancro.
Glicosa-6-fosfato bifuncional procariótica
Nalgunhas bacterias e arqueas a actividade de glicosa-6-fosfato isomerase (PGI) realízaa un encima bifuncional que tamén ten actividade de fosfomanosa isomerase (PMI). Aínda que non está relacionado estreitamente cos PGIs eucarióticos, o encima bifuncional é bastante similar e a súa secuencia inclúe o cluster de treoninas e serinas que forma o sitio de unión do azucre fosfato na PGI convencional. O encima crese que utiliza o mesmo mecanismo catalítico para a abertura do anel de glicosa e para a isomerización para así realizar a interconversión da glicosa 6-fosfato a frutosa 6-fosfato.
Importancia clínica
A responsable do 4% das anemias hemolíticas debidas a deficiencias en encimas glicolíticos é unha deficiencia de glicosa-6-fosfato isomerase (ou fosfoglicosa isomerase).
Identificáronse recentemente varios casos de deficiencia de glicosa-6-fosfato isomerase.
Notas
Véxase tamén Bibliografía
Ligazóns externas Glucose-6-phosphate isomerase in PROSITE Phosphoglucose Isomerase Deficiencia de glicosa-fosfato isomerase deficiency
Categoría:Isomerases Categoría:Glicólise