ピルビン酸キナーゼ（PYKは）分子の合成をもたらす、ADPの分子のホスホエノールピルビン酸（PEP）の一個の分子のリン酸基の不可逆的な移動を含む解糖経路の最終段階を触媒する酵素でありますATPおよび別のピルビン酸またはピルビン酸塩。
このようにして生成されたピルビン酸は、その後、さまざまな異化および同化（生合成）経路に参加します：脱炭酸してアセチル-CoAを生成し、カルボキシル化してオキサロ酢酸を生成し、アミノ基転移してアラニンを生成し、酸化して乳酸を生成するか、または合成のために糖新生に向けることができますグルコース。
酵素ピルビン酸キナーゼによって触媒される反応（出典：ウィキメディア・コモンズ経由のノア・ザルツマン）
解糖に関与するため、この酵素は単細胞および多細胞の多くの生物の炭水化物代謝にとって非常に重要であり、これはこれをエネルギーを得るための主要な異化経路として使用します。
エネルギー生産のために解糖に厳密に依存する細胞の例は、哺乳類の赤血球の細胞であり、この経路では、この経路に関与する酵素のいずれかが不足すると、かなりの悪影響が生じる可能性があります。
構造
哺乳類では、ピルビン酸キナーゼ酵素の4つのアイソフォームが報告されています。
- PKM1筋肉の典型的な、
- PKM2のみ胎児において、（同一のメッセンジャーRNAの代替処理の両方の製品）
- PKL、肝臓に存在し、
- 赤血球に存在するPKR（どちらも同じ遺伝子PKLRによってコード化されていますが、異なるプロモーターによって転写されます）。
ただし、自然界のさまざまなピルビン酸キナーゼ酵素（哺乳類のこれら4つを含む）の構造に対して行われた分析では、一般的な構造、および活性部位のアーキテクチャーと調節機構に関して、類似性が非常に高いことが示されています。
一般的に言えば、それは200 kDaの分子量を持つ酵素であり、50または60 kDaの多かれ少なかれ4つの同一のタンパク質ユニットで構成される4量体構造を特徴とし、それぞれに4つのドメインがあります。
-N末端の小さならせんドメイン（細菌酵素には存在しない）
-8つの折り畳まれたβシートと8つのαヘリックスのトポロジによって識別される「A」ドメイン
- ドメイン "A"の折り畳まれたベータシート番号3とアルファらせん番号3の間に挿入されたA " B " ドメイン
-α+βトポロジーを持つ「C」ドメイン
ピルビン酸キナーゼ酵素の分子構造（出典：ジャワハールスワミナタンおよびヨーロッパバイオインフォマティクス研究所のMSDスタッフ、ウィキメディアコモンズ経由）
異なる生物のピルビン酸キナーゼ四量体で、活性部位、エフェクター部位、およびアミノ酸結合部位の3つの部位が検出されています。これらの酵素の活性部位は、ドメインCに属する「エフェクター部位」の近くで、ドメインAとBの間に位置しています。
四量体では、Cドメインは「小さい」界面を形成し、Aドメインはより大きい界面を形成します。
関数
すでに説明したように、ピルビン酸キナーゼは解糖経路の最後のステップ、つまりホスホエノールピルビン酸（PEP）からADP分子へのリン酸基の転移を触媒し、ATPとピルビン酸またはピルビン酸分子を生成します。
この酵素によって触媒される反応の生成物は、異なる代謝状況にとって最も重要です。ピルビン酸塩はさまざまな方法で使用できます：
-好気的条件下、つまり酸素の存在下で、これはピルビン酸デヒドロゲナーゼ複合体として知られる酵素の基質として使用でき、脱炭酸されてミトコンドリアのクレブス回路に入ることができる分子であるアセチル-CoAに変換されます。または、例えば脂肪酸生合成などの他の同化経路に参加する。
-酸素や嫌気性がない場合、ピルビン酸は乳酸脱水素酵素によって使用され、「乳酸発酵」として知られるプロセスを通じて乳酸を生成（酸化）します。
-さらに、ピルビン酸は糖新生を通じてグルコースに、アラニントランスアミナーゼを通じてアラニンに、ピルビン酸カルボキシラーゼを通じてオキサロ酢酸に変換できます。
この酵素が触媒する反応では、解糖作用を説明するATPの正味の合成も発生し、各グルコース分子に対して2つのピルビン酸分子と2つのATP分子が生成されることを覚えておくことが重要です。
したがって、この観点から、ピルビン酸キナーゼ酵素は、細胞代謝の多くの側面で基本的な役割を果たすので、多くのヒト病原体の治療標的として使用され、その中でさまざまな原虫が際立っています。
規制
ピルビン酸キナーゼは、グルコース代謝の経路から生じる最後の化合物であるピルビン酸を形成する酵素であるため、細胞代謝の観点から非常に重要な酵素です。
解糖系全体で最も調節されている3つの酵素（他の2つはヘキソキナーゼ（HK）とホスホフルクトキナーゼ（PFK））の1つであることに加えて、ピルビン酸キナーゼは代謝の流れと生産を制御するための非常に重要な酵素です解糖によるATPの。
検討されているアイソエンザイムの種類に依存しますが、その基質の1つであるホスホエノールピルビン酸（ホモトロピック制御）と、他のモノおよびジリン酸化糖によって活性化されます。
その活性化はサブユニットのドメインのいくつかの回転と活性部位の形状の変化に依存しているようであるので、この酵素の調節はまたその「マルチドメイン」構造に依存するといくつかの科学的テキストは示唆している。
多くの生物では、ピルビン酸キナーゼのアロステリック活性化はフルクトース1,6-二リン酸（F16BP）に依存していますが、これは植物酵素には当てはまりません。他の酵素もサイクリックAMPとグルコース6-リン酸によって活性化されます。
さらに、研究されたほとんどのピルビン酸キナーゼの活性は、カリウム（K +）などの一価イオンと、マグネシウム（Mg + 2）やマンガン（Mn + 2）などの二価イオンの存在に大きく依存していることが示されています。 ）。
阻害
ピルビン酸キナーゼは主に生理的アロステリックエフェクターによって阻害されるため、これらのプロセスは、種によって、さらには同じ生物の細胞や組織のタイプによっても大きく異なります。
多くの哺乳動物では、グルカゴン、エピネフリン、およびcAMPは、ピルビン酸キナーゼ活性に対する阻害効果、インスリンによって打ち消される可能性のある効果を持っています。
さらに、フェニルアラニンなどの一部のアミノ酸は、脳内でこの酵素の競合阻害剤として作用できることが証明されています。
参考文献
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