효소 활성화제
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1. 개요
효소 활성화제는 효소의 활성을 증가시키는 물질이다. 효소 활성화제의 예시로는 포도당을 해당과정으로 끌어들이는 헥소키네이스-I, 헥소키네이스의 동질효소로 인슐린 분비를 유도하는 글루코키네이스, 그리고 해당과정에서 과당 6-인산을 과당 1,6-이중인산으로 전환하는 반응을 촉매하는 인산과당키나아제-1 등이 있다. 글루코키네이스 활성화제는 제2형 당뇨병 치료에 사용되며, 프럭토스 2,6-이중인산은 인산과당키나아제-1의 강력한 활성화제이다.
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| 효소 활성화제 | |
|---|---|
| 효소 활성화제 개요 | |
 | |
| 설명 | 효소의 활성을 증가시키는 분자 |
| 기타 명칭 | 효소 활성제 (en: enzyme activator) |
| 상세 정보 | |
| 기능 | 효소의 활성을 증가 |
| 관련 생화학 반응 | 효소 촉매 작용 |
| 관련 질병 | 다양한 질병과 관련될 수 있음 (구체적인 관련성은 효소 및 활성화제에 따라 다름) |
| 추가 정보 | |
| 참고 사항 | 활성화제는 효소의 기질 결합 능력 또는 촉매 효율을 향상시켜 효소 활성을 증가시킴. |
| 예시 | 호스포프룩토키나아제-1 (Phosphofructokinase-1) 효소의 활성화제인 ADP (en: Adenosine diphosphate) |
2. 효소 활성화제의 예
효소 활성화제의 대표적인 예로는 해당과정에 관여하는 헥소키나아제-I (HK-I)과 글루코키네이스 (GK) 등이 있다. 이들 효소는 특정 조건 하에서 활성이 증가하여 대사 경로를 조절하는 역할을 한다.[1][5]
2. 1. 헥소키네이스-I
헥소키네이스-I (HK-I)은 포도당을 인산화하여 포도당 6-인산 (G6P)을 생성함으로써, 포도당을 해당과정 경로로 유도하는 효소이다.[1] 이 반응은 해당과정의 첫 단계를 촉매하며, 세포 내 포도당 농도를 낮게 유지하여 세포 외부로부터 포도당이 원활하게 확산되어 들어올 수 있도록 돕는다.[1]HK-I은 α-나선으로 연결된 두 개의 주요 도메인, 즉 N-말단 도메인과 C-말단 도메인으로 구성된다.[1] N-말단 도메인은 C-말단 도메인의 활성을 조절하는 다른 자리 입체성 조절자 역할을 하며, 실제 포도당 인산화 반응을 촉매하는 활성은 C-말단 도메인에 있다.[1]
HK-I의 활성은 생성물인 포도당 6-인산 (G6P)의 농도에 따라 조절된다. G6P는 피드백 저해제로 작용하여, 세포 내 G6P 농도가 낮을 때는 HK-I이 활성화되지만, G6P 농도가 높아지면 HK-I의 활성이 억제된다.[1][7]
2. 2. 글루코키네이스
글루코키네이스(GK)는 포도당을 포도당 6-인산(G6P)으로 인산화하여 해당과정을 돕는 효소이다.[8][2][5] 글루코키네이스는 헥소키네이스의 동질효소로, 주로 이자의 β 세포 뿐만 아니라 해당과정이 포도당 유도 인슐린 분비를 일으키는 간세포, 장세포, 뇌세포에서도 발견된다.[8][2][5]글루코키네이스 활성화제는 간에서 포도당의 흡수를 증가시키고 이자의 β 세포에서 인슐린의 분비를 증가시켜 혈당량을 낮추는 효과가 있다.[7][1][5] 이러한 기능 때문에 글루코키네이스와 글루코키네이스 활성화제는 제2형 당뇨병 환자의 치료에서 중요한 대상으로 주목받고 있다.[7][1][5]
글루코키네이스는 글루코키네이스 조절 단백질(GKRP)에 의해 활성이 조절된다. 세포 내 포도당 농도가 낮을 때는 GKRP가 글루코키네이스의 다른 자리 입체성 조절 부위에 결합하여 비활성화된 형태로 세포핵 안에 격리시킨다.[9][3][6] 반면, 세포 내 포도당 농도가 증가하면 글루코키네이스-GKRP 복합체가 분해되고, 활성화된 글루코키네이스는 세포질로 이동하여 포도당을 인산화한다.[9][3][6] 즉, 세포 내에 풍부한 포도당 자체가 글루코키네이스의 효소 활성제로서 작용하는 셈이다.[9][3] 이자의 β 세포와 간세포에서 글루코키네이스가 활성화되면 포도당 흡수와 글리코젠 생성이 촉진된다.[9][3][6] 특히, 이자의 β 세포에서의 활성화는 인슐린 분비를 유도하여 포도당 흡수를 더욱 촉진하고, 흡수된 포도당이 근육 등에 글리코젠 형태로 저장되도록 돕는다.[9][3][6]
2. 3. 인산과당키나아제-1
인산과당키나아제-1(PFK-1)은 해당과정에서 과당 6-인산을 과당 1,6-이중인산으로 전환하는 반응을 촉매하는 효소이다. 프럭토스 2,6-이중인산은 PFK-1의 강력한 다른자리 입체성 활성화제로 작용하는 대표적인 예이다. 이 활성화제는 글루카곤 호르몬에 반응하여 당 분해 속도를 증가시킨다.참조
[1]
논문
Deregulation of Hexokinase II Is Associated with Glycolysis, Autophagy, and the Epithelial-Mesenchymal Transition in Tongue Squamous Cell Carcinoma under Hypoxia
2018-02
[2]
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[3]
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