Hexoquinasa

Las hexoquinasas (número EC 2.7.1.1) son un grupo de enzimas del tipo transferasa, que pueden transferir un grupo fosfato desde una molécula de "alta energía" a otra, que actuará como aceptora de este fosfato, denominada sustrato. Esta transferencia se denomina fosforilación.

Hexoquinasa
Estructuras disponibles
PDB	Buscar ortólogos: PDBe, RCSB  Lista de códigos PDB 1QHA  Estructuras enzimáticas RCSB PDB, PDBe, PDBsum
Identificadores
Nomenclatura	Otros nombres Enzima glicolítica, hexokinasa cerebral
Símbolos	HK1 (HGNC: 4922) HXK1; HK1-tc
Identificadores externos	OMIM: 142600 EBI: HK1 GeneCards: Gen HK1 UniProt: HK1  Bases de datos de enzimas IntEnz: entrada en IntEnz BRENDA: entrada en BRENDA ExPASy: NiceZime view KEGG: entrada en KEEG PRIAM: perfil PRIAM ExplorEnz: entrada en ExplorEnz MetaCyc: vía metabólica
Número EC	2.7.1.1
Locus	Cr. 10 q22
Ontología génica Referencias: AmiGO / QuickGO
Estructura/Función proteica
Tamaño	~920 (aminoácidos)
Peso molecular	~102,000 (Da)
Tipo de proteína	Transferasa : Cinasa
Productos alternativos	5 isoformas
Datos enzimáticos
Actividad catalítica	Transferencia de un grupo fosfato a una D-hexosa, gastando ATP
Cofactor(es)	Mg^2+, en forma de MgATP^2-
Datos biotecnológicos/médicos
Enfermedades	Anemia Hemolítica
Información adicional
Tipo de célula	Músculo, Cerebro, Hígado
Localización subcelular	Citosol
Ruta(s)	Glucólisis Gluconeogénesis Metabolismo de: Fructosa, Manosa, Galactosa, Almidón, Sacarosa, Aminoazúcares Síntesis de estreptomicina
Interacciones moleculares	Puede estar asociada con una porina de la membrana mitocondrial externa. (VDAC1)
Ortólogos
Especies	Humano Ratón
Entrez	3098
UniProt	P19367 n/a
RefSeq (ARNm)	NM_000188 n/a
PubMed (Búsqueda)	[1]
PMC (Búsqueda)	[2]
v t e
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Hexocinasa 2
Hexocinasa 2, humana
Estructuras disponibles
PDB	Buscar ortólogos: PDBe, RCSB  Estructuras enzimáticas RCSB PDB, PDBe, PDBsum
Identificadores
Nomenclatura	Otros nombres Hexocinasa-2 (músculo)
Símbolos	HK2 (HGNC: 4923) HKII, HXK2, DKFZp686M1669
Identificadores externos	OMIM: 601125 EBI: HK2 GeneCards: Gen HK2 UniProt: HK2  Bases de datos de enzimas IntEnz: entrada en IntEnz BRENDA: entrada en BRENDA ExPASy: NiceZime view KEGG: entrada en KEEG PRIAM: perfil PRIAM ExplorEnz: entrada en ExplorEnz MetaCyc: vía metabólica
Número EC	2.7.1.1
Locus	Cr. 2 p13
Ontología génica Referencias: AmiGO / QuickGO
Estructura/Función proteica
Tamaño	917 (aminoácidos)
Peso molecular	102380 (Da)
Ortólogos
Especies	Humano Ratón
Entrez	3099
UniProt	P52789 n/a
RefSeq (ARNm)	NM_000189 n/a
PubMed (Búsqueda)	[3]
PMC (Búsqueda)	[4]
v t e
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Hexocinasa 3 (Leucocito)
Estructuras disponibles
PDB	Buscar ortólogos: PDBe, RCSB  Estructuras enzimáticas RCSB PDB, PDBe, PDBsum
Identificadores
Nomenclatura	Otros nombres ATP:D-hexosa 6-fosfotransferasa
Símbolos	HK3 (HGNC: 4925) HXK3; HKIII
Identificadores externos	OMIM: 142570 EBI: HK3 GeneCards: Gen HK3 UniProt: HK3  Bases de datos de enzimas IntEnz: entrada en IntEnz BRENDA: entrada en BRENDA ExPASy: NiceZime view KEGG: entrada en KEEG PRIAM: perfil PRIAM ExplorEnz: entrada en ExplorEnz MetaCyc: vía metabólica
Número EC	2.7.1.1
Locus	Cr. 5 q35.2
Ontología génica Referencias: AmiGO / QuickGO
Estructura/Función proteica
Tamaño	923 (aminoácidos)
Peso molecular	98919 (Da)
Ortólogos
Especies	Humano Ratón
Entrez	3101
UniProt	P52790 n/a
RefSeq (ARNm)	NM_002115 n/a
PubMed (Búsqueda)	[5]
PMC (Búsqueda)	[6]
v t e
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Hexocinasa 4
Glucokinasa humana. La flecha muestra el sitio activo con una molécula de glucosa.
Estructuras disponibles
PDB	Buscar ortólogos: PDBe, RCSB  Estructuras enzimáticas RCSB PDB, PDBe, PDBsum
Identificadores
Nomenclatura	Otros nombres Glucocinasa
Símbolos	GCK (HGNC: 4195) GK, GLK, HHF3, HK4, HKIV, HXKP, MODY2
Identificadores externos	OMIM: 138079 EBI: GCK GeneCards: Gen GCK UniProt: GCK  Bases de datos de enzimas IntEnz: entrada en IntEnz BRENDA: entrada en BRENDA ExPASy: NiceZime view KEGG: entrada en KEEG PRIAM: perfil PRIAM ExplorEnz: entrada en ExplorEnz MetaCyc: vía metabólica
Número EC	2.7.1.1
Locus	Cr. 7 p15
Ontología génica Referencias: AmiGO / QuickGO
Estructura/Función proteica
Tamaño	~465 (aminoácidos)
Peso molecular	~52100 (Da)
Productos alternativos	3 isoformas. La isoforma 1 se da en el páncreas, y las otras dos, se expresan en el hígado.
Ortólogos
Especies	Humano Ratón
Entrez	2645
UniProt	P35557 n/a
RefSeq (ARNm)	NM_000162 n/a
PubMed (Búsqueda)	[7]
PMC (Búsqueda)	[8]
v t e
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Por otra parte, el prefijo indica que esta enzima puede fosforilar a cualquier hexosa (un monosacárido -azúcar- como la glucosa o fructosa), por tanto, es una enzima de baja especificidad.

Su rol en la célula es variado, sin embargo se encuentra asociada mayormente al metabolismo celular, y específicamente, el rol de mayor importancia se encuentra en la glucólisis, dónde esta enzima fosforila a una molécula de glucosa, a partir de ATP, con lo cual se inicia la vía principal de metabolismo de azúcares, esto es, el camino principal por dónde los seres vivos obtienen energía a partir de estos compuestos.

Como se encuentra asociada a la glucólisis, esta enzima está presente en prácticamente la totalidad de seres vivos del planeta, y es por esto que posee formas y tamaños muy diversos, un remanente de la larga historia evolutiva de esta enzima.

Estructura

Catálisis

Sitio activo

Reacción General

La reacción general de esta familia es la siguiente:

${\displaystyle Hexosa+ATP\xrightarrow {H} exosa\cdot 6\cdot fosfato+ADP}$ 

En la Glucólisis

Artículo principal: Glucólisis

Hexocinasa en los seres vivos

Véase también: Anexo:Familia de Hexocinasas

Isoformas

Hexocinasa 1

Originalmente se separaron 4 isoformas mediante cromatografía de intercambio iónico^[1]​ y por electroforesis.^[2]​ La quinta isoforma (HKI-td) fue caracterizada en el año 2000.^[3]​ Las 5 isoformas mostradas son producidas por splicing alternativo. La mayor diferencia se muestra en el extremo N-terminal o extremo 5', ya que esta parte de la proteína se relaciona con la regulación de su función, mientras que la actividad catalítica está asociada a su extremo C-terminal o extremo 3'.^[4]​ Éstas isoformas son las que se encuentran en los seres humanos.^[5]​

Isoforma 1 (HKI)

Esta es la isoforma ubicua (presente en todas las células). Su extremo 5' incluye un exón que genera un extremo N-terminal con un dominio de unión de porina (PBD). Éste dominio permite la asociación a la membrana mitocondrial.^[6]​

Isoforma 2 (HKI-R)

HKI-R codifica para una isoforma específica de eritrocitos. Ésta variante carece del dominio PBD, y por lo tanto, se localiza en el citoplasma. Esta isoforma posee un exón en el extremo 5', que le otorga la especificidad a eritrocitos, y que codifica para un extremo N-terminal diferente.^[7]​

Isoforma 3 y 4 (HKI-ta/tb)

La isoforma 3 (HKI-ta) y la isoforma 4 (HKI-tb) poseen 4 exones en el extremo 5', que son específicos para testis(tejido testicular) y que codifican para un extremo N-terminal propio de éstas isoformas y carecen del dominio PBD. La única diferencia entre ellas, es que la isoforma 4 posee un fragmento adicional de 54 nucleótidos.^[8]​^[9]​

Isoforma 5 (HKI-td)

Al igual que las isoformas 3 y 4, posee los exones específicos de tejidos testicular, e incluye el fragmento adicional de 54 nucleótidos, al igual que la isoforma 4. Esta isoforma posee un extremo N-terminal específico y también carece del dominio PBD, por lo que se encuentra en el citosol.^[10]​

Hexocinasa 2

La hexocinasa 2 se encuentra de forma predominante en el músculo esquelético. Se localiza en la membrana externa de la mitocondria. La expresión de este gen está modulada por la insulina. Estudios en Mus musculus (ratón) sugiere que está involucrada en un incremento de la glucólisis en células cancerígenas.^[11]​^[12]​

Hexocinasa 3

La HK3 se encuentra en los leucocitos, y es una enzima alostérica, modulada negativamente por su producto Hexosa-6-fosfato.

Hexocinasa 4 (También llamada Glucoquinasa)

Isoforma 1

Esta variante codifica la isoforma que se expresa específicamente en las células beta de los islotes pancreáticos. La especificidad es otorgada por el primer exón, que posee un 5'-UTR único. Esta isoforma posee un extremo N-terminal particular, y el resto de la proteína es idéntica a las otras dos isoformas.^[13]​

Isoforma 2

Ésta variante es la principal isoforma expresada en el hígado. El primer exon de ésta le otorga la especificidad hepática. Sin embargo, carece de un segundo exón específico para el hígado, que si se encuentra en la isoforma 3. Se diferencia de las demás sólo en su extremo N-terminal.^[14]​

Isoforma 3

Esta variante es específica del hígado, lo cual es dado por su primer exón, común para las isoformas 2 y 3. Es el segundo exón único para esta isoforma. Se diferencia de las demás sólo en su extremo N-terminal.^[15]​

Regulación

El factor regulador clave es la concentración de producto final (glucosa 6-fosfato), regulación alostérica. necesita del cofactor Mg++ y ATP para su funcionamiento.

Referencias

1. González, C. et. al. Multiple molecular forms of ATP:hexose 6-phosphotransferase from rat liver. Biochem. Biophys. Res. Commun. 16:347 -352 (1964)
2. Katzen, H. M. y Schimke, R. T. Multiple forms of hexokinase in the rat: Tissue distribution, age dependency, and properties. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 54:1218 -1225 (1965)
3. Andreoni F. et al. Structure of the 5′ region of the human hexokinase type I (HKI) gene and identification of an additional testis-specific HKI mRNA. Biochim Biophys Acta 1493(1-2):19-26. (Sept, 2000)
4. Magnanai M, et. al. A recombinant human 'mini'-hexokinase is catalytically active and regulated by hexose 6-phosphates. J. Biochem 285:193–199 (1992) PMID 1637300
5. Comentarios sobre HK1 en Uniprot
6. HKI
7. HKI-R
8. HKI-ta
9. HKI-tb
10. HKI-td
11. HK2 en Pubmed
12. Mathupala,S.P.; Rempel,A. y Pedersen,P.L. Glucose catabolism in cancer cells. Isolation, sequence, and activity of the promoter for type II hexokinase. J. Biol. Chem. 270(28): 16918-16925 (1995) PMID 7622509
13. GCK isoforma 1
14. GCK isoforma 2
15. GCK isoforma 3

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