リボキナーゼ

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紹介

リボキナーゼ（RK）は、ホスホフルクトキナーゼB（PfkB）ファミリーのグルコキナーゼに属します。このファミリーの他のメンバー（RKファミリーとも呼ばれます）には、アデノシンキナーゼ（AK）、イノシン-グアノシンキナーゼ、フルクトキナーゼ、1-ホスホフルクトキナーゼが含まれます。PfkB/RKファミリーのメンバーは、3つの保存された配列モチーフの存在によって認識され、このタンパク質ファミリーの酵素活性は通常、五価イオンの存在に依存しています。保存されたNXXEモチーフは、五価イオン依存性に関連するPfkBタンパク質ファミリーの独自の特徴です。RKおよび他のいくつかのPfKタンパク質ファミリーの構造は、多くの生物から決定されています。AdKと他のPfkBタンパク質ファミリーとの間の配列の類似性は低いですが、これらのタンパク質は構造レベルでは非常に似ています。

図1. リボキナーゼホモ二量体。

RKファミリーの概要

RK遺伝子は原核生物と真核生物の両方に存在し、配列比較により、さまざまな糖分子のヒドロキシメチル基をリン酸化する炭水化物キナーゼのPfkBファミリーに属することが示されています。したがって、RKファミリーとしても知られるPfkBファミリーの酵素は、ヘキソキナーゼファミリーおよびガラクトキナーゼファミリーとともに、グルコキナーゼの3つの非ホモログ系統の1つを構成します。最初は、RKファミリーは進化的に関連する少数の酵素で構成されていました。E. coliや酵母のRKに加えて、このグループの他のメンバーには、フルクトキナーゼ、1-ホスホフルクトキナーゼ、6-ホスホフルクト-2-キナーゼ（PfkBまたはPFK2）、6-ホスホ-タッカリドキナーゼ、イノシチドキナーゼ（INGK）が含まれていました。それ以来、AKや2-デヒドロ-3-デオキシグルコースキナーゼなど、多くの他の酵素がRKファミリーに追加されています。

RKの構造

RKの最初の三次元結晶構造は、1998年にE. coliタンパク質のために決定されました。RKは溶液中でホモ二量体として存在し、各モノマーは2つの構造ドメインで構成されています。大きな構造ドメインは、9本のストランドからなるβシートによって形成され、10本のαシートに挟まれています。このABAサンドイッチ構造は、基質、リボース、ATPの特異的結合の大部分を提供します。小さな構造ドメインは、活性部位のキャップとして機能する4本のβストランドで構成されています。このβシートの外側の表面は、二量体相互作用のインターフェースを提供し、二量体の2つのβシートが互いに直交してパックされ、平坦なβバレルを形成します。各サブユニットの交差したセグメントも、二量体パートナーの活性部位の形成に寄与します。

図2. E. coliリボキナーゼサブユニットの構造。( Park J, et al.2008)

RKの遺伝子構造

RK遺伝子はヒト細胞で特徴付けられています。ヒトRK遺伝子は染色体2に位置し、約110 Kbで、63から189ヌクレオチドの長さの8つのエクソンを含んでいます。興味深いことに、ヒトRKは、植物（アラビドプシス）や真菌（サッカロミセス・セレビシアエ）のホモログと比較して、原生動物（例：トリパノソーマやアメーバ）やさまざまな細菌からのRK配列との間でより高い同一性を示します。これらの結果は予想外でした。なぜなら、真菌や植物は細菌よりも動物に近い関係にあるからです。したがって、植物および真菌種のRKは、動物および原生動物種のRKとは独立して発生した可能性があります。また、生化学的に特徴付けられていない植物および真菌のRK配列は、他のいくつかのグリコキナーゼに対応している可能性もあります。

RKのリン酸または五価イオン依存性

RKのもう1つの重要な生化学的特性は、その触媒活性がリン酸のような五価イオン（PVI）の存在にほぼ完全に依存していることです。いずれの場合も、無機リン酸の添加は、酵素の最大速度の増加と基質であるアデノシンおよびリボースのKmの減少をもたらします。