헥소키네이스

3. 반응

헥소키네이스는 다음 반응을 촉매한다.

: 육탄당-CH₂OH + MgATP²⁻ → 육탄당-CH₂O-PO₃²⁻ + MgADP⁻ + H⁺

여기서 육탄당-CH₂OH는 -CH₂OH 부분을 가지고 있는 포도당과 같은 몇몇 육탄당 중 하나를 나타낸다.

4. 육탄당 인산화의 결과

포도당과 같은 육탄당의 인산화는 육탄당의 대사를 해당과정이나 글리코젠 합성과 같은 세포 내 대사 과정으로 제한시킨다. 이는 인산화된 육탄당이 전하를 띠기 때문에 세포 밖으로 빠져나가기 더 어려워지기 때문이다.

본태성 과당뇨 환자에서 헥소키네이스에 의한 과당의 과당 6-인산으로의 대사는 식이 과당을 대사하는 주요 방법이지만, 정상적인 사람에서는 중요하지 않다.^[1]

5. 동질효소

헥소키네이스의 동질효소는 단일 종에서 생성될 수 있으며, 서로 다른 기능을 수행한다. 대부분의 세균 헥소키네이스는 약 50 kD의 크기를 갖는다. 반면 식물 및 동물을 포함한 대부분의 생물들은 한 가지 이상의 헥소키네이스 동질효소를 가지며, 이들은 대부분 약 100 kD 크기이다. 많은 서열 상동성을 공유하는 N-말단 및 C-말단으로 구성되어 있는데, 이는 세균의 50 kD 조상 헥소키네이스가 복제 및 융합을 거쳐 진화했음을 시사한다.^[4]

5. 1. 포유류 헥소키네이스의 종류

5. 1. 1. 헥소키네이스 I, II, III

• 헥소키네이스 I/A: 모든 포유류 조직에서 발견되며, 대부분의 생리학적, 호르몬적, 대사적 변화에 영향을 받지 않는 "하우스키핑 효소"로 간주된다.
• 헥소키네이스 II/B: 많은 세포 유형에서 주요 조절 동형 단백질을 구성하며, 근육과 심장에서 발견되는 헥소키네이스이다. 인슐린은 헥소키네이스 II의 전사를 촉진하여, 과잉 섭취된 글루코스의 연소를 촉진한다. 또한 미토콘드리아 외막에 위치하여 ATP에 직접 접근할 수 있다.^[19] 많은 암에서 발현이 증가한다. 헥소키네이스 II는 생성물인 글루코스-6-인산으로부터 알로스테릭 저해를 받는다. 즉, 세포 내 글루코스-6-인산의 농도가 정상보다 높아지면 일시적으로 그 생산이 억제된다.^[17]
• 헥소키네이스 III/C: 생리학적 농도에서 포도당에 의해 기질 저해된다. 이 동질효소의 조절 특성에 대해서는 알려진 바가 거의 없다.

5. 1. 2. 헥소키네이스 IV (글루코키네이스)

6. 해당과정에서

포도당은 산소(O₂)의 유무에 관계없이 모든 세포에 의해 ATP를 생성하는데 사용될 수 있다는 점에서 특이하다. 해당과정의 첫 번째 단계는 헥소키네이스에 의한 포도당의 인산화이다.^[21]

7. 미토콘드리아와의 관련

헥소키네이스 I 및 II는 미토콘드리아 외막의 외부 표면에 있는 포린 및 전압 의존성 음이온 통로에 특이적으로 결합될 수 있다. 이러한 결합은 헥소키네이스가 미토콘드리아에서 생성된 ATP에 직접 접근할 수 있게 한다.^[22] 미토콘드리아 헥소키네이스는 빠르게 증식하는 악성 종양 세포에서 정상 조직보다 최대 200배 높은 수준으로 상승한다. 미토콘드리아에 결합된 헥소키네이스는 종양 세포에서 호기적으로 일어나는 매우 빠른 해당과정(오토 하인리히 바르부르크가 기술한 바르부르크 효과)의 원동력인 것으로 입증되었다.^[22]

8. 결핍증

헥소키네이스 결핍증은 만성 용혈성 빈혈을 유발하는 상염색체 열성 유전 질환이다. 만성 용혈성 빈혈은 헥소키네이스를 암호화하는 유전자의 돌연변이에 의해 발생한다. 이 돌연변이는 헥소키네이스 활성을 감소시키고, 따라서 헥소키네이스 결핍증을 유발한다.^[11]

참조

_[1] 웹사이트 Crystal structure of dimeric KlHxk1 in crystal form I https://www.wwpdb.or[...]
_[2] 학술 논문 Crystal Structure of Hexokinase KlHxk1 of Kluyveromyces lactis Elsevier BV
_[3] 학술 논문 Fructose is a good substrate for rat liver glucokinase (hexokinase D)
_[4] 학술 논문 Evolution and regulatory role of the hexokinases
_[5] 학술 논문 Multiple molecular forms of ATP:hexose 6-phosphotransferase from rat liver
_[6] 학술 논문 Kinetic and electrophoretic evidence for multiple forms of glucose–ATP phosphotransferase activity from human cell cultures and rat liver
_[7] 웹사이트 Hexokinase data on Uniprot https://www.uniprot.[...]
_[8] 학술 논문 Identification of alkaline pH optimum of human glucokinase because of ATP-mediated bias correction in outcomes of enzyme assays 2019-08
_[9] 학술 논문 Mitochondrial hexokinases, novel mediators of the antiapoptotic effects of growth factors and Akt
_[10] 학술 논문 High aerobic glycolysis of rat hepatoma cells in culture: role of mitochondrial hexokinase
_[11] 웹사이트 Hexokinase deficiency http://www.enerca.or[...] 2017-04-06
_[12] 서적 『レーニンジャーの新生化学［上］‐第４版‐』 廣川書店
_[13] 서적 『レーニンジャーの新生化学［上］‐第4版‐』
_[14] 문서 Hexose-CH₂OHは-CH₂OH基を有するグルコースの含んだヘキソースを示す。
_[15] 문서 Hexose-CH2OHは-CH2OH基を有するグルコースの含んだヘキソースを示す。
_[16] 서적 『レーニンジャーの新生化学［上］‐第４版‐』
_[17] 문서 이 포화 농도의 절반 값은 효소의[[미카엘리스 - 멘텐 상수]]를 정의합니다.
_[18] 학술 논문 Crystal structure of dimeric KlHxk1 in crystal form I
_[19] 웹인용 Hexokinase data on Uniprot https://www.uniprot.[...]
_[20] 학술 논문 Identification of alkaline pH optimum of human glucokinase because of ATP-mediated bias correction in outcomes of enzyme assays 2019-08
_[21] 학술 논문 Mitochondrial hexokinases, novel mediators of the antiapoptotic effects of growth factors and Akt
_[22] 학술 논문 High aerobic glycolysis of rat hepatoma cells in culture: role of mitochondrial hexokinase http://www.pnas.org/[...] 2020-02-06
_[23] 웹사이트 Protein Hydrophobicity Plots http://www.vivo.colo[...] Colorado State University 2010-11-15
_[24] 웹인용 Hexokinase deficiency http://www.enerca.or[...] Enerca 2017-04-06