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| 名前 | |
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| IUPAC名
2,6-ジ-O-ホスホノ-β- D-フラクトフラノース
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| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| ケムスパイダー |
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| メッシュ | フルクトース+2,6-ビスリン酸 |
PubChem CID
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CompToxダッシュボード （EPA）
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| プロパティ | |
| C 6 H 14 O 12 P 2 | |
| モル質量 | 340.114 g·mol −1 |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。
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フルクトース 2,6-ビスリン酸 ( Fru-2,6- P 2と略される) は、解糖と糖新生を制御するために酵素ホスホフルクトキナーゼ 1 (PFK-1) とフルクトース 1,6-ビスホスファターゼ (FBPase-1)の活性にアロステリックに影響を及ぼす代謝物である。[1] Fru-2,6- P 2自体は、統合された二機能性酵素ホスホフルクトキナーゼ 2 (PFK-2/FBPase-2) によって、どちらの方向にも合成および分解される。この酵素もホスファターゼドメインを含んでおり、フルクトース-2,6-ビスホスファターゼとしても知られている。[2] PFK-2/FBPase-2 のキナーゼドメインとホスファターゼドメインが活性であるか不活性であるかは、酵素のリン酸化状態に依存する。
PFK-2/FBPase-2が脱リン酸化状態で活性化されると、フルクトース-6-p-リン酸はPFK-2/FBPase-2のキナーゼドメインによってFru-2,6- P 2にリン酸化されます。この脱リン酸化状態は、ホスファターゼドメインを活性化する高レベルのインスリンによって促進されます。
Fru-2,6- P 2の合成は、PFK-2とFBPase-2の両方を含む二機能性酵素によって行われ、この酵素は脱リン酸化され、PFK-2部分がATPを用いてフルクトース6-リン酸をリン酸化することを可能にする。Fru-2,6- P 2の分解は、二機能性酵素のリン酸化によって触媒され、FBPase-2がフルクトース2,6-ビスリン酸を脱リン酸化してフルクトース6-リン酸とP iを生成する。[3]
グルコース代謝への影響
Fru-2,6- P 2は、ホスホフルクトキナーゼ1（PFK-1）のアロステリック制御（活性化）を介して、解糖系におけるグルコース分解を強力に活性化します。肝臓におけるFru-2,6- P 2の発現レベル上昇は、ホスホフルクトキナーゼ1のフルクトース6-リン酸に対する親和性を高め、阻害性ATPおよびクエン酸に対する親和性を低下させることで、アロステリックに活性化します。生理的濃度では、PFK-1はほぼ完全に不活性ですが、Fru-2,6- P 2との相互作用により酵素が活性化され、解糖系が刺激され、グルコース分解が促進されます。[4]
腫瘍形成やDNA損傷などに起因する細胞ストレスは、腫瘍抑制因子p53によって特定の遺伝子を活性化する。そのような遺伝子の一つは、TP53誘導性解糖・アポトーシス制御因子（TIGAR）をコードする。TIGARは解糖を阻害し、細胞内の活性酸素種レベルを監視し、細胞をアポトーシスから保護する酵素である。TIGARの構造は、この二機能性酵素のFBPase-2とほぼ同一であることが分かっている。TIGARはアロステリックエフェクターであるFru-2,6- P 2.を除去するため、活性化因子は酵素（PFK1）の基質（フルクトース6-リン酸）に対する親和性を高めない。さらに、TIGARは解糖中間体であるフルクトース1,6-ビスリン酸も除去する。フルクトース1,6-ビスリン酸は、PFKが触媒する解糖系の第3反応の生成物であり、続くアルドラーゼによる解糖系の第4反応の基質となる。[5]
生産規制
細胞内のFru-2,6- P 2濃度は、PFK-2/FBPase-2による合成と分解の制御によって制御されます。この制御を主に制御するホルモンは、インスリン、グルカゴン、エピネフリンであり、これらのホルモンはリン酸化/脱リン酸化反応を介して酵素に作用します。
グルカゴン受容体（主にG sに結合）の活性化は、環状アデノシン一リン酸（cAMP）の産生を促し、これがプロテインキナーゼA（PKA、cAMP依存性プロテインキナーゼ）を活性化します。PKAは、ATPを用いてPFK-2/FBPase-2酵素のNH 2末端Ser残基をリン酸化することでFBPase-2活性を活性化し、酵素のPFK-2活性を阻害します。これにより、細胞内のFru-2,6- P 2濃度が低下します。Fru-2,6- P 2濃度が減少すると、解糖系は抑制され、糖新生が活性化されます。
インスリンは、PFK-2を脱リン酸化してFBPase-2ドメインを阻害するタンパク質ホスファターゼを活性化することで、逆の反応を引き起こします。さらにFru-2,6- P 2が存在すると、PFK-1が活性化され、解糖系が刺激される一方で糖新生は阻害されます。[3] [6] 2023年現在、どのホスファターゼがインスリンの下流効果、特にPFK-2に関与しているかは不明ですが、タンパク質ホスファターゼ1は、グリコーゲン合成酵素を脱リン酸化して活性化するというインスリンの下流効果に関与していることが知られています。
ショ糖生産の調節
Fru-2,6- P 2は、カルビン回路の最終生成物であるトリオースリン酸の調節において重要な役割を果たしている。カルビン回路では、トリオースリン酸の5/6がリサイクルされ、リブロース1,5-ビスリン酸が生成される。残りの1/6のトリオースリン酸はスクロースに変換されるか、デンプンとして貯蔵される。Fru-2,6- P 2は、スクロース合成に必要な要素であるフルクトース6-リン酸の生成を阻害する。明反応における光合成速度が高い場合、トリオースリン酸は絶えず生成され、Fru-2,6- P 2の生成が阻害され、その結果、スクロースが生成される。Fru-2,6- P 2の生成は、植物が暗所にあり、光合成とトリオースリン酸が生成されないときに活性化される。[7]
参照
参考文献
- ^ Alfarouk, Khalid O.; Verduzco, Daniel; Rauch, Cyril; Muddathir, Abdel Khalig; Bashir, Adil HH; Elhassan, Gamal O.; Ibrahim, Muntaser E.; Orozco, Julian David Polo; Cardone, Rosa Angela; Reshkin, Stephan J.; Harguindey, Salvador (2014年12月18日). 「解糖系、腫瘍代謝、癌の増殖および播種。古くからの癌の疑問に対するpHに基づく新たな病因学的視点と治療アプローチ」. Oncoscience . 1 (12): 777– 802. doi : 10.18632/oncoscience.109 . PMC 4303887. PMID 25621294 .
- ^ Wu C, Khan SA, Peng LJ, Lange AJ (2006). 「燃料代謝制御におけるフルクトース-2,6-ビスリン酸の役割：解糖系酵素および糖新生酵素に対するアロステリック効果を超えて」Adv. Enzyme Regul . 46 (1): 72– 88. doi :10.1016/j.advenzreg.2006.01.010. PMID 16860376.
- ^ ab Kurland IJ, Pilkis SJ (1995年6月). 「6-ホスホフルクト-2-キナーゼ/フルクトース-2,6-ビスホスファターゼの共有結合制御：二機能性酵素の自己調節に関する知見」. Protein Sci . 4 (6): 1023–37 . doi :10.1002/pro.5560040601. PMC 2143155. PMID 7549867 .
- ^ Lange AJ. 「フルクトース-2,6-ビスリン酸」ミネソタ大学。2010年6月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ Garret, Reginald H.; Grisham, Charles M. (2013).生化学. ベルモント, CA: Brooks/Cole Cengage Learning. p. 730. ISBN 978-1-133-10629-6。
- ^ Smith WE, Langer S, Wu C, Baltrusch S, Okar DA (2007年6月). 「6-ホスホフルクト-2-キナーゼ/フルクトース-2,6-ビスホスファターゼ：グルコキナーゼ複合体による肝臓におけるグルコース代謝の分子的協調」Mol. Endocrinol . 21 (6): 1478–87 . doi :10.1210/me.2006-0356. PMID 17374851.
- ^ Nielsen TH, Rung JH, Villadsen D (2004年11月). 「フルクトース-2,6-ビスリン酸：植物代謝における交通信号」. Trends Plant Sci . 9 (11): 556– 63. doi :10.1016/j.tplants.2004.09.004. PMID 15501181.
