Pyruvatkinase
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Die Pyruvatkinase ist ein Enzym, das die letzte Teilreaktion der Glykolyse katalysiert. Diese Reaktion ist irreversibel, und ein wichtiger Regulationspunkt dieses Stoffwechselweges.
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[Bearbeiten] Reaktion
Durch die Katalyse wird von Phosphoenolpyruvat eine Phosphatgruppe abgespalten und es entsteht Pyruvat. Die so entstandene Phosphatgruppe reagiert mit ADP zu ATP.
Das erzeugte Pyruvat wird dann im Citratzyklus weiter abgebaut.
[Bearbeiten] Struktur
Beim Menschen ist die Pyruvatkinase ein Tetramer und besteht aus 4 identischen Protein-Untereinheiten mit je 528 Aminosäuren. In Säugetieren gibt es zwei Isoformen des Enzyms, das L- und M-Isozym. Das M-Isozym kommt vor allem im Muskel und Gehirn vor, das L-Isozym findet sich ausschließlich in der Leber.
[Bearbeiten] Regulation der Pyruvatkinase
Beide Formen der Pyruvatkinase werden durch Fructose-1,6-bisphoshat aktiviert. Fructose-1,6-bisphoshat entsteht bei der dritten Reaktion der Glykolyse, welche durch Phosphofruktokinase katalysiert wird. Die Phosphofruktokinase-Reaktion (der sog. "committed step") bestimmt die Reaktionsgeschwindigkeit der Glykolyse, daher ist ihr Endprodukt (Fructose-1,6-bisphoshat) der Aktivator für die letzte Reaktion der Glykolyse. Diese Regulation ermöglicht eine Homöostase der Intermediärprodukte der Glykolyse.
Durch eine hohe Energieladung in der Zelle (hohe ATP-Konzentration) und die Anwesenheit von Alanin wird die Pyruvatkinase inhibiert, somit läuft die Reaktion nicht ab wenn keine weitere Energie von der Zelle (ATP) benötigt wird.
Das L-Isozym wird zusätzlich durch Proteinphosphorylierung kontrolliert. Ist der Glucosespiegel im Blut niedrig, bewirkt das Hormon Glucagon die Phosphorylierung der Pyruvatkinase, welche dadurch an Aktivität verliert. So bleibt Phosphoenolpyruvat erhalten und steht für die Gluconeogenese zur Verfügung, durch welche neue Glucose in der Leber aufgebaut wird. Auch intrazelluläres Calcium lässt Pyruvatkinase phosphorylieren.
[Bearbeiten] Pyruvatkinasemangel
Der Pyruvatkinasemangel ist eine autosomal-rezessiv vererbte Stoffwechselstörung. Dadurch wird häufig eine hämolytische Anämie verursacht.
