Βασική διαφορά – κινάση έναντι φωσφορυλάσης
Τόσο η κινάση όσο και η φωσφορυλάση είναι ένζυμα που ασχολούνται με τα φωσφορικά άλατα αν και υπάρχει διαφορά στη λειτουργία και τη φύση τους. Η βασική διαφορά μεταξύ τους είναι ότι, η κινάση είναι ένα ένζυμο που καταλύει τη μεταφορά μιας φωσφορικής ομάδας από το μόριο ATP σε ένα συγκεκριμένο μόριο, ενώ η φωσφορυλάση είναι ένα ένζυμο που εισάγει μια φωσφορική ομάδα σε ένα οργανικό μόριο, ιδιαίτερα τη γλυκόζη. Αυτό το άρθρο θα σας παρουσιάσει τα ένζυμα κινάσης και φωσφορυλάσης που ασχολούνται με τα φωσφορικά και θα εξηγήσει ποιες είναι οι διαφορές μεταξύ κινάσης και φωσφορυλάσης.
Τι είναι η φωσφορυλάση;
Οι Φωσφορυλάσες ανακαλύφθηκαν από τον Earl W. Sutherland Jr. στα τέλη της δεκαετίας του 1930. Αυτά τα ένζυμα καταλύουν την προσθήκη μιας φωσφορικής ομάδας από ένα ανόργανο φωσφορικό ή φωσφορικό+υδρογόνο σε έναν δέκτη οργανικού μορίου. Για παράδειγμα, η φωσφορυλάση του γλυκογόνου μπορεί να καταλύσει τη σύνθεση της 1-φωσφορικής γλυκόζης από μια γλυκάνη που περιλαμβάνει ένα μόριο γλυκογόνου, αμύλου ή μαλτοδεξτρίνης. Η αντίδραση είναι γνωστή ως φωσφορόλυση η οποία είναι επίσης παρόμοια με μια υδρόλυση. Ωστόσο, η μόνη διαφορά είναι ότι είναι ένα φωσφορικό άλας, όχι ένα μόριο νερού που τοποθετείται στον δεσμό.
Δομή της πολυνουκλεοτιδικής φωσφορυλάσης
Τι είναι η κινάση;
Το ένζυμο κινάση μπορεί να καταλύσει τη μεταφορά φωσφορικών ομάδων από μόρια υψηλής ενέργειας, που δίνουν φωσφορικά σε συγκεκριμένα υποστρώματα. Αυτή η διαδικασία αναγνωρίζεται ως φωσφορυλίωση όταν το υπόστρωμα αποκτά μια φωσφορική ομάδα και το υψηλής ενέργειας μόριο του ΑΤΡ δίνει μια φωσφορική ομάδα. Σε αυτή τη διαδικασία φωσφορυλίωσης, οι κινάσες παίζουν σημαντικό ρόλο και είναι μέρος της μεγαλύτερης οικογένειας των φωσφοτρανσφερασών. Έτσι, οι κινάσες είναι πολύ σημαντικές στον κυτταρικό μεταβολισμό, στη ρύθμιση των πρωτεϊνών, στην κυτταρική μεταφορά και σε πολυάριθμες κυτταρικές οδούς.
Κινάση διυδροξυακετόνης σε σύμπλοκο με μη υδρολυόμενο ανάλογο ATP
Ποιες είναι οι διαφορές μεταξύ κινάσης και φωσφορυλάσης;
Ορισμός της κινάσης και της φωσφορυλάσης
Κινάση: Η κινάση είναι ένα ένζυμο που καταλύει τη μεταφορά φωσφορικών ομάδων από μόρια υψηλής ενέργειας που δίνουν φωσφορικά σε συγκεκριμένα υποστρώματα.
Φωσφορυλάση: Η φωσφορυλάση είναι ένα ένζυμο που καταλύει την προσθήκη μιας φωσφορικής ομάδας από ένα ανόργανο φωσφορικό ή φωσφορικό+υδρογόνο σε έναν αποδέκτη οργανικού μορίου.
Χαρακτηριστικά της κινάσης και της φωσφορυλάσης
Μηχανισμός δράσης
Κινάση: Καταλύει τη μετάδοση μιας τερματικής φωσφορικής ομάδας ATP σε μια ομάδα -ΟΗ σε ένα υπόστρωμα. Παράγεται έτσι ένας δεσμός φωσφορικού εστέρα στο προϊόν. Η αντίδραση είναι γνωστή ως φωσφορυλίωση και η συνολική αντίδραση γράφεται ως,
Φωσφορυλάση: Καταλύει την εισαγωγή μιας φωσφορικής ομάδας σε ένα οργανικό μόριο. Η αντίδραση είναι γνωστή ως φωσφορύλυση και η συνολική αντίδραση γράφεται ως,
Δότης φωσφορικών στην αντίδραση ενζύμων κινάσης και φωσφορυλάσης
Κινάση: Ομάδα φωσφορικών από το μόριο ATP
Φωσφορυλάση: Ομάδα φωσφορικών από ανόργανο φωσφορικό
Υπόστρωμα ενζύμων κινάσης και φωσφορυλάσης
Κινάση: Ειδικά οργανικά μόρια όπως υδατάνθρακες, πρωτεΐνες ή λιπίδια
Φωσφορυλάση: Οργανικό μόριο κυρίως γλυκόζη
Τελικά προϊόντα ενζύμων κινάσης και φωσφορυλάσης
Κινάση: ADP (μόριο ενέργειας) + φωσφορυλιωμένο υπόστρωμα
Φωσφορυλάση: Εάν το υπόστρωμα είναι γλυκόζη, μπορεί να παράγει γλυκόζη-1-φωσφορική
Δομή ενζύμων κινάσης και φωσφορυλάσης
Κινάση: Η κινάση είναι μια πολύ σύνθετη πρωτεΐνη τριτοταγούς δομής.
Φωσφορυλάση: Η βιολογικά ενεργή μορφή της φωσφορυλάσης είναι ένα διμερές δύο ίσων υπομονάδων πρωτεΐνης. Για παράδειγμα, η φωσφορυλάση του γλυκογόνου είναι μια τεράστια πρωτεΐνη, που περιέχει 842 αμινοξέα και μάζα 97,434 kDa. Το διμερές γλυκογόνο φωσφορυλάση έχει πολλά τμήματα βιολογικής σημασίας, συμπεριλαμβανομένων καταλυτικών θέσεων, θέσεων δέσμευσης γλυκογόνου καθώς και αλλοστερικών θέσεων.
Ρύθμιση ενζύμου κινάσης και φωσφορυλάσης
Κινάση: Η δραστηριότητα των κινασών είναι εξαιρετικά ρυθμισμένη και έχουν έντονες επιδράσεις σε ένα κύτταρο. Οι κινάσες ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται με φωσφορυλίωση, με σύνδεση ενεργοποιητή πρωτεΐνης ή αναστολέα πρωτεΐνης ή με ρύθμιση της θέσης τους στο κύτταρο σε σχέση με τα υποστρώματά τους.
Φωσφορυλάση: Η φωσφορυλάση του γλυκογόνου ρυθμίζεται τόσο με αλλοστερικό έλεγχο όσο και με φωσφορυλίωση. Ορμόνες όπως η επινεφρίνη και η ινσουλίνη μπορούν επίσης να ρυθμίσουν τη φωσφορυλάση του γλυκογόνου.
Ταξινόμηση ενζύμων κινάσης και φωσφορυλάσης
Κινάση: Οι κινάσες κατηγοριοποιούνται σε ολοκληρωμένες ομάδες ανάλογα με το υπόστρωμα στο οποίο δρουν, όπως πρωτεϊνικές κινάσες, λιπιδικές κινάσες και υδατανθρακικές κινάσες.
Φωσφορυλάση: Οι φωσφορυλάσες κατηγοριοποιούνται σε δύο. Γλυκοσυλτρανσφεράσες και Νουκλεοτιδυλοτρανσφεράσες. Παραδείγματα για τις γλυκοζυλοτρανσφεράσες είναι,
- γλυκογόνο φωσφορυλάση
- φωσφορυλάση αμύλου
- φωσφορυλάση μαλτοδεξτρίνης
- νουκλεοσιδική φωσφορυλάση πουρινών
Παράδειγμα για τις νουκλεοτιδυλοτρανσφεράσες είναι,
Πολυνουκλεοτιδική Φωσφορυλάση
Παθολογία ενζύμων κινάσης και φωσφορυλάσης
Κινάση: Η μη ελεγχόμενη δραστηριότητα κινάσης μπορεί να προκαλέσει καρκίνο και ασθένειες στους ανθρώπους, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων τύπων λευχαιμίας και πολλών άλλων, επειδή οι κινάσες ρυθμίζουν πολλές φάσεις που ελέγχουν τον κυτταρικό κύκλο, συμπεριλαμβανομένης της ανάπτυξης, της κίνησης και του θανάτου.
Φωσφορυλάση: Ορισμένες παθήσεις όπως η ασθένεια αποθήκευσης γλυκογόνου τύπου V – νόσος αποθήκευσης μυϊκού γλυκογόνου και γλυκογόνου τύπου VI – ηπατικό γλυκογόνο κ.λπ. σχετίζονται με φωσφορυλάσες.
