GLİKOLİZİN KONTROLU Prof. Dr. İzzet Hamdi Öğüş hamdiogus@gmail.com Yakın Doğu Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyokimya Anabilim Dalı, Le>oşa, KKTC
GLİKOLİZİN ALLOSTERİK DÜZENLENMESİ Metabolik düzenleme: Bütün bu düzenleyici olaylar hücre içindeki değişiklikler tarahndan teiklenirler ve hızlı, tersinir ve allosterik mekanizmalarla yürütülürler. Hormonal düzenleme: Bir grup düzenleyici mekanizmada ise olaylar hücre dışındaki hormonlar (insülin, glukagon ve epinefrin) tarahndan teiklenir. Bu hormonal sinyaller proteinlerde kovalan modifikasyonlara (fosfori-lasyon /defosforilasyon) neden olur.
ANAEROBİK GLİKOLİZİN ALLOSTERİK KONTROLU Glukoz (2) GA-3-P (2) Pi (2) NAD + Glukoz-6-P (2) (2) NADH Fruktoz-6-P Fruktoz-1,6-DP (2) GA-3-P AMP, F-2,6-P 2, Sitrat Glukoz + 2P i + 2 2 Laktat + 2 + 2H 2 0 (2) (2) (2) (2) PEP (2) Piruvat (2) Laktat Alanin (2) NADH (2) NAD +
Glikolizin Düzenlenmesi : HEKZOKİNAZ ve GLUKOKİNAZ Hekzokinaz (HK) Glukozun glikolize girmesini katalize eder. Dört izozimi vardır (HK I - IV) ve kas dokusunda üç izozimi bulunur (HK I - III) Kas hekzokinazı (HK-II) glukoza yüksek affinite gösterir ve Km değeri 0.1 mm dır. Kas hekzokinazları (HK I ve II) G-6-P tarahndan allosterik olarak inhibe edilirler. KC ve kas dokularındak farklı hekzokinazlar bu organların farklı rollerini yansıyr. Kas dokusu enerji üreimi için glukoz kullanırken KC kan glukoz homeostazı ile ilgilenir. Karaciğerdeki baskın hekzokinaz izozimi HK-4 glukokinaz olarak da adlandırılır. Ip IV tür.
Glikolizin Düzenlenmesi : HEKZOKİNAZ ve GLUKOKİNAZ Hekzokinaz IV (Glukokinaz) 10 mm glukoz derişiminde yarı doymuş durumdadır. Glukokinaz G-6-P tarahndan inhibe edilmezken diğer izozimler (HK 1-3) bu molekül tarahndan inhibe edilirler. Glukokinaz hücre çekirdeğinde yerleşik bir düzenleyici proteinin tersinir olarak bağlanmasıyla inhibe edilir. Bağıl enzim ak`vitesi Hekzokinaz I Hekzokinaz IV (glukokinaz) Glukoz derişimi (mm)
GK AKTİVİTESİ GLUKOZ VE F-6-P İLE DENETLENİR Glukokinazın çekirdekte regülatör protein GKRP ye bağlanması ile enzim akivitesi tamamen inhibe olur. Kan glukoz düzeyindeki aryş, enzimin çekirdekten sitoplazmaya çıkmasını ve akivitesinin artmasını sağlar. Eğer F-6-P düzeyi yüksekse, enzimin sitoplazmadan nükleusa taşınmasını uyarır.
Glikolizin Allosterik Düzenlenmesi : PFK-I Fosfofruktokinaz I (PFK-1) : Dört altbirimden oluşur ve her altbirimin kendi akif merkezi, akivatör ve inhibitörler için düzenleyici bağlanma bölgeleri vardır. İnakIf (dimer) F-2,6-difosfat AMP + AkIf Sitrat UZYA Ase`l-CoA (tetramer) % Vm % Vm F-6-P F-6-P
PFK-I FDPaz-I Ak`vitelerinin Düzenlenmesi Fruktoz-6-fosfat Fruktoz-6-fosfat Pi Pi F2,6DP AMP PFK-I / FDPaz-ı H 2 O PFK-I / FDPaz-ı Sitrat UZYA Ase`lCoA H 2 O Fruktoz-1,6-bisfosfat Glikoliz Fruktoz-1,6-bisfosfat Glukoneogenez 9
Fruktoz-2,6-bisfosfat Sentez ve yıkımı PFK-II FDPaz-II Fruktoz-6-fosfat Fosfofruktokinaz-II PFK-II / FDPaz-II Pi Fruktoz bisfosfataz-ii H 2 O Fruktoz-2,6-bisfosfat 10
Glikolizin Allosterik Düzenlenmesi : Piruvat Kinaz + İnaktif (Dimer) Piruvat kinaz F-1,6-difosfat AMP Alanin Aktif (Tetramer) İzozim (Tip) M1 M2 (K) L Doku Dağılımı Kas, Beyin, Kalp Böbrek, KC (%50) KC (%50), Alyuvarlar Kinetik (Tip) FDP ile Aktivasyon ile İnhibisyon Hormonal düzenlenme (Fosforilasyon) Michaelis -Menten - + - Kısmen sigmoidal + + -/+ Sigmoidal + + +
Piruvat Kinazın Kovalan Regülasyonu Glukagon camp Protein kinase-a PEP Piruvat GR Piruvat kinaz a P i PPP KC Piruvat kinaz b H 2 O P Piruvat kinaz Vertebralılarda üç piruvat kinaz izozimi bulunur (M-`pi, M 2 (K)- `pi ve L-`pi). Yüksek derişimlerdeki, ase`l-coa ve uzun zincirli yağ asitleri bütün izozimleri allosterik olarak inhibe eder. Karaciğer piruvat kinaz izozimi (L) glukagon tarahndan denetlenir (fosforile biçimi inak`iir).
Kalp ve karaciğerde, PFK-II/FDPaz-II ikiz enzimi farklı polipepid-lerden oluşur. Bu nedenle camp bağımlı, ProAen Kinaz A polipepid-leri farklı yerlerden fosforile eder. Fosforile olan kısımda enzim akivitesi kaybolur. camp Hormon K.C PKA Kalp P PFK-II 470 AA FDPaz-II PFK-II P 530 AA FDPaz-II!! F-2,6-DP F-2,6-DP Glikoliz Glikoliz
PFK-II FDPaz-II Ak`vitelerinin Düzenlenmesi H R camp PKA Fruktoz-6-fosfat Kalp Pi P H 2 O Fruktoz-2,6-bisfosfat camp ile akive edilen Protein Kinaz A (PKA) ikiz enzimin FDPaz-II kısmını fosforile ederek inhibe eder: F-2,6-DP derişimi artar 14
PFK-II FDPaz-II Ak`vitelerinin Düzenlenmesi H R camp KC PKA Fruktoz-6-fosfat P Fruktoz-2,6- bisfosfat Pi H 2 O camp ile akive edilen Protein Kinaz A (PKA) ikiz enzimin PFK-II kısmını fosforile ederek inhibe eder: F-2,6-DP derişimi azalır 15
Dokulardaki farklı düzeydeki F-2,6-BF ile karaciğerden dokulara glukoz akışı sağlanır. Hormon camp F-2,6-DP PKA F-2,6-DP Glikojen KC Kalp Glikojen G1P G6P Glc Glc G6P G1P Piruvat F6P! F16DP Glc F6P! F16DP Piruvat 16
Boş döngü (Substrat döngüsü) GlikoliIk tepkimeler, eğer glukoneojenik tepkimelerle birlikte yürürse, herhangi bir yararlı iş yapılmaksızın hidrolizine yol açan bir durumla karşılaşılır. Bu ekonomik olmayan işlem boş döngü (substrat döngüsü) adını alır. Boş döngüler, yararlı iş yapmaksızın hidrolize olan nedeniyle serbest enerjiyi ortama ısı olarak verirler. Bu, bazı canlılar tarahndan ısınmak için kullanılır (örn. uçuş öncesi arıların ısınması). Pi Glukoz Glukoz-6-Fosfataz Glukokinaz H 2 O + H 2 O G-6-P + Pi 17