Hexokinase क्या है?

hexokinase एक प्रोटीन है जिसे एक ट्रांसजेज़ एंजाइम के मुख्य समूह में वर्गीकृत किया गया है, जो जीवित प्राणियों के चयापचय में काफी महत्वपूर्ण है. 

हेक्सोकाइनेज ग्लाइकोलाइटिक मार्ग में पहला एंजाइम है, और ग्लूकोज को ग्लूकोज-6-फॉस्फेट में परिवर्तित करता है। यह एटीपी का उपयोग ग्लूकोज के 6-हाइड्रॉक्सिल समूह को फास्फोराइलेट करने के लिए करता है, और इसके उत्पाद, ग्लूकोज-6-फॉस्फेट द्वारा बाधित होता है। यह फॉस्फेट द्वारा सकारात्मक allosteric विनियमन से भी ग्रस्त है.

इस प्रकार, हेक्सोकाइनेज मस्तिष्क और लाल रक्त कोशिकाओं के ऊर्जा चयापचय में ग्लूकोज के प्रवाह को नियंत्रित करता है.

ग्लूकोज-6-फॉस्फेट और ग्लूकोज सहक्रियात्मक रूप से हेक्सोकाइनेज से जुड़ते हैं, जैसा कि ग्लूकोज और अकार्बनिक फॉस्फेट करते हैं।.

श्वसन के दौरान हेक्सोकिनेस के नियमन में फॉस्फेट एक छोटी भूमिका निभाता है, क्योंकि ग्लाइकोलाइसिस ग्लूकोज आपूर्ति द्वारा सीमित है.

ऑक्सीजन की कमी की अवधि के दौरान, अधिक एटीपी ग्लाइकोलिसिस से आना चाहिए क्योंकि क्रेव चक्र में प्रवेश करने के बजाय पाइरूवेट लैक्टिक एसिड बनाता है.

जब बाह्य ग्लूकोज एकाग्रता लगभग 5 मिमी है, तो ग्लाइकोलाइटिक मार्ग के माध्यम से प्रवाह 100% क्षमता तक बढ़ जाता है.

यह तब होता है जब मस्तिष्क ऊतक ग्लूकोज ट्रांसपोर्टर 50 गुना गुना इंट्रासेल्युलर ग्लूकोज सांद्रता को बढ़ाता है और हेक्सोकाइनेज पर ग्लूकोज-6-फॉस्फेट के निरोधात्मक प्रभाव की भरपाई करने के लिए एक तंत्र है।.

हेक्सोकाइनेज के गुण

Hexokinase प्रत्येक श्रृंखला में 920 अमीनो एसिड से बना एक बड़ा होमोडीमर है। चूंकि दोनों धागे समान हैं, इसलिए एक श्रृंखला देखी जाएगी.

यहां एन-टर्मिनल में सी-टर्मिनल दिशा में लाइटर से गहरे रंग की रंगीन संरचना का दृश्य है.

एंजाइम कई अल्फा हेलिकॉप्टर और बीटा पत्तियों से बना होता है। अल्फा हेलिक्स एक हेलिक्स-टर्न-हेलिक्स संरचना द्वारा बनते हैं, और बीटा शीट पर एक करीब से संकेत मिलेगा कि वे एक खुली अल्फा / बीटा शीट बनाते हैं.

हेक्सोकाइनेज दो लिगेंड, ग्लूकोज और ग्लूकोज-6-फॉस्फेट के लिए बाध्य करने में सक्षम है। ग्लूकोज बाध्य है ताकि ग्लाइकोलिसिस हो सकता है, और ग्लूकोस-6-फॉस्फेट एक allosteric अवरोधक के रूप में बांधता है। इस संरचना को स्टीरियो में देखना उपयोगी हो सकता है (श्रोएरिंग, 2013).

हेक्सोकाइनेज की तृतीयक संरचना में एक खुला अल्फा / बीटा शीट शामिल है। इस संरचना के साथ बहुत भिन्नता जुड़ी हुई है.

इसमें पांच बीटा शीट और तीन अल्फा हेलिकॉप्टर शामिल हैं। इस खुली अल्फ़ा / बीटा शीट में, चार बीटा शीट समानांतर हैं और एक विरोधी समानांतर दिशाओं में है.

अल्फा हेलिकॉप्टर और बीटा लूप इस अल्फा / बीटा ओपन शीट का निर्माण करने के लिए बीटा शीट को जोड़ते हैं। फांक इस ग्लाइकोलाइटिक एंजाइम के एटीपी-बाध्यकारी डोमेन (Schneeberger, 1999) को इंगित करता है.

प्रतिक्रिया

ग्लूकोज के अपचय से शुद्ध एटीपी उपज प्राप्त करने के लिए, एटीपी को उल्टा करना सबसे पहले आवश्यक है.

चरण के दौरान, ग्लूकोज अणु की स्थिति 6 में अल्कोहल समूह एटीपी के टर्मिनल फॉस्फेट समूह के साथ आसानी से प्रतिक्रिया करता है, जिससे ग्लूकोज-6-फॉस्फेट और एडीपी बनता है।.

सुविधा के लिए, फॉस्फोरिल समूह (PO32-) का प्रतिनिधित्व osph द्वारा किया जाता है। क्योंकि मुक्त ऊर्जा में कमी इतनी महान है, यह प्रतिक्रिया शारीरिक स्थितियों के तहत लगभग अपरिवर्तनीय है.

जानवरों में, यह ग्लूकोज फॉस्फोराइलेशन, जो ग्लूकोज 6-फॉस्फेट का उत्पादन करता है, दो अलग-अलग एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित होता है.

अधिकांश कोशिकाओं में, ग्लूकोज के लिए एक उच्च आत्मीयता के साथ एक हेक्सोकिनेस प्रतिक्रिया उत्पन्न करता है.

इसके अलावा, यकृत में एक ग्लूकोकाइनेज (हेक्सोकिनेस का आइसोफॉर्म IV) होता है, जिसे प्रतिक्रिया करने से पहले ग्लूकोज की बहुत अधिक एकाग्रता की आवश्यकता होती है.

ग्लूकोकाइनेज केवल आपात स्थितियों में काम करता है, जब रक्त में ग्लूकोज की एकाग्रता असामान्य रूप से उच्च स्तर तक बढ़ जाती है (कोर्नबर्ग, 2013).

विनियमन

ग्लाइकोलाइसिस में, हेक्सोकाइनेज, फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज और पाइरूवेट किनेज द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रियाएं व्यावहारिक रूप से अपरिवर्तनीय हैं; इसलिए, यह उम्मीद की जाती है कि इन एंजाइमों में नियामक और उत्प्रेरक भूमिकाएं हैं। वास्तव में, उनमें से प्रत्येक एक नियंत्रण साइट के रूप में कार्य करता है.

Hexokinase अपने उत्पाद, ग्लूकोज 6-फॉस्फेट से बाधित है। इस अणु के उच्च सांद्रता से संकेत मिलता है कि सेल को अब ग्लाइकोजन के रूप में, या जैवसंश्लेषण अग्रदूतों के स्रोत के रूप में ऊर्जा के लिए ग्लूकोज की आवश्यकता नहीं होती है, और रक्त में ग्लूकोज छोड़ दिया जाएगा.

उदाहरण के लिए, जब फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज निष्क्रिय होता है, तो फ्रुक्टोज 6-फॉस्फेट की एकाग्रता बढ़ जाती है.

बदले में, ग्लूकोज 6-फॉस्फेट का स्तर बढ़ जाता है क्योंकि यह फ्रुक्टोज 6-फॉस्फेट के साथ संतुलन में है। इसलिए, फॉस्फोफ्रक्टोकिनेज का निषेध हेक्सोकाइनेज के निषेध की ओर जाता है.

हालांकि, यकृत, रक्त शर्करा के स्तर की निगरानी के रूप में अपनी भूमिका के अनुसार, ग्लूकोकाइनेज नामक हेक्सोकाइनेज के एक विशेष आइसोजाइम के पास होता है जो ग्लूकोज -6-फॉस्फेट (बर्ग जेएम, 2002) द्वारा बाधित नहीं होता है।.

हेक्सोकाइनेज बनाम ग्लूकोकिनेज

Hexokinase में I, II, III और IV नामक चार अलग-अलग आइसोफॉर्म हैं। Hexokinase isoforms I, II, और III में लगभग 100,000 आणविक भार हैं और अधिकांश स्थितियों में मोनोमर हैं.

आइसोफॉर्म I-III के एमिनो एसिड अनुक्रम 70% के समान हैं। दूसरी ओर, I- III आइसोफॉर्म के एन- और सी-टर्मिनल हिस्सों में समान अमीनो एसिड अनुक्रम होते हैं, शायद जीन दोहराव और संलयन के परिणामस्वरूप.

हेक्सोकिनेस (ग्लूकोकिनेज) के आइसोफॉर्म IV में खमीर हेक्सोकिनेस के समान 50,000 का आणविक भार है। ग्लूकोकाइनेज I-III आइसोफॉर्म के एन और सी-टर्मिनल हिस्सों के साथ एक महत्वपूर्ण अनुक्रम समानता दिखाता है.

अनुक्रम समानता के बावजूद, हेक्सोकिनेस आइसोफॉर्म के कार्यात्मक गुण काफी भिन्न होते हैं.

आइसोफोर्म I (इसके बाद, हेक्सोकिनेस I) मस्तिष्क और लाल रक्त कोशिकाओं में ग्लाइकोलाइसिस की सीमा को नियंत्रित करता है.

प्रतिक्रिया उत्पाद, ग्लूकोज-6-फॉस्फेट (ग्लूकोज-6-पी), दोनों को आइसोफॉर्म I और II (लेकिन IV आइसोफॉर्म नहीं) को माइक्रोलेरोवर स्तरों पर रोकता है.

हालांकि, अकार्बनिक फॉस्फेट (पीआई) हेक्सोकाइनेज I से ग्लूकोज-6-पी के निषेध को रोकता है.

हेक्सोकिनेस I का सी-टर्मिनल डोमेन में उत्प्रेरक गतिविधि है, जबकि एन-टर्मिनल डोमेन में कोई गतिविधि नहीं है, लेकिन पाई द्वारा उत्पाद के सकारात्मक allosteric विनियमन में शामिल है.

इसके विपरीत, सी और एन-टर्मिनल दोनों भागों में आइसोफॉर्म II में तुलनीय उत्प्रेरक गतिविधि है.

इस प्रकार, हेक्सोकाइनेज आइसोफॉर्म के बीच, सेरेब्रल हेक्सोकिनेज अद्वितीय नियामक गुणों को प्रदर्शित करता है जिसमें पीयू के शारीरिक स्तर ग्लूकोज-6-पी (अलेक्जेंडर ई अलेशिन, 1998) के शारीरिक स्तर के कारण निषेध को उलट सकते हैं।.

हेक्सोकिनेज प्रकार I, II और III ग्लूकोज, फ्रुक्टोज और मैनोज सहित हेक्सोज शर्करा की एक किस्म को फास्फोराइलेट कर सकते हैं, और इस तरह के कई चयापचय पथों में शामिल हैं (ग्लाइकोलिसिस के एंजाइम, S.F.).

यकृत का ग्लूकोकाइनेज तीन पहलुओं में अन्य आइसोफोर्मों से भिन्न होता है:

• यह डी-ग्लूकोज के लिए विशिष्ट है और अन्य हेक्सोस के साथ कार्य नहीं करता है
• यह ग्लूकोज 6-फॉस्फेट द्वारा बाधित नहीं है
• इसका अन्य आइसोफोर्मों की तुलना में एक किमी अधिक (10mM बनाम 0.1mM) होता है, जो सब्सट्रेट को कम आत्मीयता देता है.

रक्त शर्करा की एकाग्रता उच्च होने पर हेपेटिक ग्लूकोकिनेज खेल में आता है, उदाहरण के लिए, कार्बोहाइड्रेट में भोजन के बाद.

ग्लूकोकाइनेज एक अन्य पहलू में बहुत महत्वपूर्ण है: मधुमेह मेलेटस रोग में कमी है.

इस बीमारी में, अग्न्याशय सामान्य मात्रा में इंसुलिन का स्राव करने में विफल रहता है, रक्त में ग्लूकोज बहुत अधिक होता है और बहुत कम यकृत ग्लाइकोजन बनता है (लेहिंगर, 1982).

संदर्भ

1. अलेक्जेंडर ई अल्शिन, जेड जी (1998)। हेक्सोकिनेस के नियमन का तंत्र: ग्लूकोज और ग्लूकोज-6-फॉस्फेट के साथ जटिल मानव मस्तिष्क हेक्सोकिनेस के क्रिस्टल संरचना से नई अंतर्दृष्टि। संरचना, खंड 6, अंक 1, 15, 39-50. 
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