ピルビン酸キナーゼ

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ピルビン酸キナーゼ、別名ピルビン酸リン酸転移酵素、ホスホピルビン酸キナーゼは、分子量228kDaを持ち、略称はPK: ピルビン酸-2-O-リン酸転移酵素です。解糖系において、第二のATP反応の形成を触媒する酵素です。ホスホエノールピルビン酸、ピルビン酸、ADPからピルビン酸とATP·ΔGo1=-7.5kcalを生成できます。二価金属イオン（Mg²⁺およびMn²⁺）に加えて、一価金属イオン（K⁺、Rb⁺、Cs⁺）も必要であり、これは生理的にはK⁺である可能性があります。分子量は約250,000です。ADPをATPに変換する反応を触媒し、最終的な生成物であるピルビン酸を形成します。

図1. ピルビン酸キナーゼのタンパク質構造。

機能

ピルビン酸キナーゼはホスホエノールピルビン酸とADPをATPとピルビン酸に変換します。これは解糖過程における主要な律速酵素の一つです。M型とL型の2つのアイソザイムがあり、M型にはM1およびM2サブタイプがあります。M1は心筋、骨格筋、脳組織に分布し、M2は脳および肝臓組織に分布しています。L型アイソザイムは主に肝臓、腎臓、赤血球に存在します。心筋細胞壊死後、PKは血液中に放出され、PKの測定は心筋梗塞の診断に使用できます。

臨床的意義

急性心筋梗塞

PK活性は急性心筋梗塞の発症後2時間で増加し、22-24時間でピーク（対照値の3倍）に達し、2日目にピーク（対照値の4倍）に達します。その後、48-72時間で徐々に正常に回復します。血清PK活性の増加は急性心筋梗塞に対して非常に特異的です。さらに、PK活性は急性心筋梗塞後に早く上昇し、正常に戻るため、持続的な急性心筋梗塞や再梗塞の診断に使用できます。しかし、PKはCKほど敏感ではないと考える人もいますが、CKよりも特異的です。上昇時間が短いため、他のモニタリング指標を補完するのが最良です。他の人は、PKが急性心筋梗塞の診断においてシンプルで迅速かつ信頼できる指標であると考えています。

筋原性疾患

血清PK活性は著しく増加し、対照値の25倍に達し、陽性率は>90%です。対照的に、神経原性疾患（脊髄性筋萎縮症、筋萎縮性側索硬化症など）の患者では、ほとんどの人が血清PK活性が正常です。したがって、血清PK活性の測定は筋原性または神経原性筋症を区別するために一定の価値があります。

血液系疾患

先天性非球状赤血球溶血性貧血の患者の赤血球におけるPKの総活性は著しく低下しています。急性白血病、赤血球白血病、再生不良性貧血、治療に効果がない貧血、発作性夜間ヘモグロビン尿症、先天性貧血などの他の血液疾患では、赤血球PK活性が対照値の50%にまで低下することがあります。

欠乏

この酵素の遺伝的欠陥は、ピルビン酸キナーゼ欠乏症として知られる疾患を引き起こします。この状態では、ピルビン酸キナーゼの欠乏が解糖過程を遅らせます。この影響は、TCAサイクルが利用できないため、嫌気的解糖を唯一のエネルギー源として使用しなければならないミトコンドリアを欠く細胞において特に壊滅的です。例えば、ピルビン酸キナーゼ欠乏症の状態にある赤血球は、急速にATPが不足し、溶血を起こす可能性があります。したがって、ピルビン酸キナーゼ欠乏症は慢性非球状赤血球溶血性貧血（CNSHA）を引き起こす可能性があります。