ヘキソキナーゼ (ADP依存性)

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紹介

ヘキソキナーゼ (HK) は、転移酵素であり、特異性はあまり高くなく、グルコース-6-リン酸とADPによって阻害され、Km（ミエ定数）が小さく、広範囲の六炭糖に対して高い親和性を持っています。

分類

ヘキソキナーゼには、異なる染色体上の異なる遺伝子によって制御される4つの異なるタイプが知られています。例えば、人間では、ヘキソキナーゼIは染色体10上の遺伝子によって制御され、ヘキソキナーゼIIは染色体2上の遺伝子によって制御され、ヘキソキナーゼIIIは染色体5上の遺伝子によって制御され、ヘキソキナーゼIVは染色体7上の遺伝子によって制御されています（グルコキナーゼとも呼ばれます）。最近の研究では、研究者たちはさまざまな脊椎動物種や近縁種のヘキソキナーゼ遺伝子を特徴付けるためにゲノムアプローチを使用し、ヘキソキナーゼ構造ドメインタンパク質1（HKDC1）と呼ばれる類似のHK遺伝子を発見しました。これは第五のヘキソキナーゼであると考えられています。

化学組成

• 生化学において、キナーゼは高エネルギー供与体分子から特定の標的分子（基質）にリン酸基を転送する酵素のクラスです。このプロセスはリン酸化と呼ばれます。
• 一般的に、リン酸化の目的は基質分子を「活性化」または「エネルギーを与える」ことであり、そのエネルギーを増加させて、自由エネルギーの負の変化を伴う後続の反応に参加できるようにします。すべてのキナーゼは、供与体分子の高エネルギー結合を安定化させ、リン酸化が起こる可能性を提供する二価金属イオン（例：Mg²⁺またはMn²⁺）の存在を必要とします。
• 最大のキナーゼ群はタンパク質キナーゼです。タンパク質キナーゼは特定のタンパク質に作用し、その活性を変化させます。これらのキナーゼは細胞シグナル伝達やその複雑な生命活動において広範な役割を果たします。

反応プロセス

ヘキソキナーゼは、ATPからヘキソース6位でリン酸化反応を触媒することができます。反応プロセスは

ヘキソース ATP-ヘキソース-6-リン酸 ADP

α-Dグルコースに対する親和性は高く（Km=1×10-5M）、他のヘキソースのリン酸化も可能です。この反応の平衡は右にシフトしています。ΔG°'=4.0 kcal。この酵素は糖をエネルギー源として使用する細胞に広く存在しますが、酵母、肝臓、筋肉、脳に最も豊富に存在します。この酵素は結晶化することができます。分子量は約96,000（酵母ヘキソキナーゼ）です。Mg²⁺によって活性化されることがありますが、HS試薬によってブロックされることがあります。動物のヘキソキナーゼはアイソ酵素として存在します。

ミトコンドリアとの関連

ヘキソキナーゼIおよびIIは、ポリンまたは電圧依存性アニオンチャネルへの特異的結合を通じて、ミトコンドリアの外膜の外側表面に物理的に結合することができます。この結合により、ヘキソキナーゼはミトコンドリアによって生成されたATPに直接アクセスできるようになり、これはヘキソキナーゼの2つの基質の1つです。ミトコンドリアに結合したヘキソキナーゼは、急速に成長する悪性腫瘍細胞で非常に高く上昇し、正常な組織の200倍に達することがあります。ミトコンドリアに結合したヘキソキナーゼは、腫瘍細胞で好気的に発生する非常に高い解糖速度の駆動力であることが示されています。

欠乏症

ヘキソキナーゼ欠乏症は、慢性溶血性貧血を引き起こす遺伝性常染色体劣性疾患です。慢性溶血性貧血は、HK遺伝子の変異によって引き起こされ、これはHK酵素をコードしています。この変異はHK活性の低下を引き起こし、ヘキソキナーゼ欠乏症を引き起こします。