磷酸甘油酸激酶

磷酸甘油酸激酶（，简称PGK），，PGK1是一种酶，化学式为：C1972H3196O591N534S20，可催化磷酸基团从1,3-二磷酸甘油酸（1,3-BPG） 到二磷酸腺苷（ADP）的可逆转移，产生3-磷酸甘油酸（3-PG）和三磷酸腺苷（ATP）：

: 1,3-二磷酸甘油酸 + ADP 3-磷酸甘油酸 + ATP

与所有激酶一样，它是一种轉移酶。 PGK是糖酵解中使用的主要酶，位于糖酵解途径的第一个ATP生成步骤中。 在糖异生中，PGK催化的反应向相反方向进行，生成二磷酸腺苷（ADP）和1,3-二磷酸甘油酸（1,3-BPG）。

在人类中，迄今为止已鉴定出两种PGK同工酶： PGK1和PGK2。 这些同工酶具有87-88% 相同的氨基酸序列同一性，尽管它们在结构和功能上相似，但它们具有不同的定位：PGK2由常染色体基因编码，是减数分裂和减数分裂后生精细胞所独有的，而PGK1在X染色体上编码，在所有细胞中普遍表达。

生物学功能
PGK 作为糖酵解中两种 ATP 生成酶之一存在于所有生物体中。 在糖异生途径中，PGK 催化逆反应。 在生化标准条件下，有利于糖酵解方向。

在光合生物的卡尔文循环中，PGK 催化 3-PG 磷酸化，产生 1,3-BPG 和 ADP，作为再生1,5-二磷酸核酮糖反应的一部分。

据报道，PGK 对纤溶酶表现出硫醇还原酶活性，导致血管抑制素形成，从而抑制血管生成和肿瘤生长。 该酶还被证明参与哺乳动物细胞核中的DNA 复制和修复。

人类同工酶 PGK2 仅在精子发生过程中表达，已被证明对小鼠精子功能至关重要。
结构
分子式与分子量
磷酸甘油酸激酶1(PGK1)分子式为：C1972H3194O591N534S20Mg

磷酸甘油酸激酶2(PGK2)分子式为：C1986H3217O584N539S21Mg

概述
PGK 存在于所有生物体中，其序列在整个进化过程中高度保守。 该酶以 415 个残基单体形式存在，包含两个几乎相等大小的结构域，分别对应于蛋白质的 N 端和 C 端。 3-磷酸甘油酸 (3-PG) 与 N 端结合，而核苷酸底物 MgATP 或 MgADP 与酶的 C 端结构域结合。 这种扩展的两域结构与大规模的“铰链弯曲”构象变化相关，类似于己糖激酶中发现的变化。 该蛋白质的两个结构域被裂缝分开并由两个α螺旋连接。 尽管任一底物的结合都会引发构象变化，但只有通过两种底物的结合才会发生结构域闭合，从而导致磷酸基团的转移。 二价金属协助酶配体屏蔽结合的磷酸基团的负电荷，从而发生亲核攻击；这种电荷稳定是磷酸转移反应的典型特征。 据推测，当 PGK 结合两种底物时，离子也可能促进结构域闭合。 根据形式 - 存在溶血形式和肌病形式。 由于该性状是 X 连锁的，因此通常在具有一条 X 染色体的男性中完全表达；受影响的女性通常无症状。

PGK1过度表达与胃癌有关，并且已发现其在体外会增加胃癌细胞的侵袭性。 该酶由肿瘤细胞分泌，参与血管生成过程，导致血管抑制素的释放，抑制肿瘤血管生长。
作用机制
没有任何底物结合，PGK 以“开放”构象存在。 当丙糖和核苷酸底物分别与N端和C端结构域结合后，会发生广泛的铰链弯曲运动，使结构域及其结合的底物非常接近并导致“闭合”构象。 然后，在正向糖酵解反应的情况下，ADP 的 β-磷酸盐引发对 1,3-BPG 的 1-磷酸盐的亲核攻击。 酶上的 Lys219 将磷酸基团引导至底物。

PGK 通过电荷稳定的过渡态进行，该过渡态有利于封闭酶中结合底物的排列，因为在过渡态中，所有三个磷酸氧都被配体稳定，而不是在初始结合态中只有两个稳定的氧。

在糖酵解途径中， 1,3-BPG是磷酸盐供体，具有较高的磷酰基转移潜力。 PGK 催化磷酸基团从 1,3-BPG 转移到 ADP，ATP
前面的糖酵解步骤的碳氧化反应（将甘油醛3-磷酸转化为3-磷酸甘油酸）。

人类同工酶
参考文献