Language
Country/Area
No result found
Sự chuyển đổi kỳ diệu của ATP, ADP và AMP: adenylate kinase thực sự hoạt động như thế nào?
Trong tế bào, quá trình chuyển hóa năng lượng diễn ra liên tục và sự chuyển đổi giữa ATP (adenosine triphosphate), ADP (adenosine diphosphate) và AMP (adenosine monophosphate) là chìa khóa để duy trì các hoạt động sống. Adenylate kinase (ADK), dưới dạng phosphotransferase, có thể xúc tác cho sự chuyển đổi lẫn nhau của ba nucleotide này. Quá trình này đóng vai trò then chốt trong cân bằng nội môi năng lượng tế bào.
Adenylate kinase điều chỉnh nhu cầu năng lượng của tế bào bằng cách liên tục theo dõi nồng độ nucleotide phosphate nội bào.
Quá trình phản ứng và sản phẩm
Phản ứng được xúc tác bởi adenylate kinase được chia thành: ATP + AMP ⇔ 2 ADP. Hằng số cân bằng của phản ứng này thay đổi theo các điều kiện, nhưng gần bằng 1, có nghĩa là độ biến thiên năng lượng tự do Gibbs của phản ứng gần bằng 0. Đối với cơ của nhiều loại động vật có xương sống và động vật không xương sống, nồng độ ATP thường gấp 7-10 lần ADP và nồng độ AMP thường cao hơn 100 lần. Ty thể đấu tranh để duy trì mức ATP cao do cơ chế kiểm soát ADK và quá trình phosphoryl oxy hóa.
Sự đa dạng của isozyme
Chín isoenzym protein ADK đã được xác định ở người. Một số trong số chúng lan rộng khắp cơ thể, trong khi một số khác chỉ giới hạn ở các mô cụ thể. Ví dụ, ADK7 và ADK8 chỉ được tìm thấy trong tế bào chất của tế bào, với ADK7 được biểu hiện ở cơ xương nhưng ADK8 thì không. Mỗi isoenzym không chỉ khác nhau về vị trí trong tế bào mà còn khác nhau về động học của quá trình liên kết cơ chất và vận chuyển phospho. ADK1 là isoenzym ADK có nhiều nhất trong tế bào chất và ái lực của nó với AMP yếu hơn ADK7 và ADK8 khoảng một nghìn lần.
Một số isoenzym ADK chỉ sử dụng ATP, trong khi các isoenzym khác có thể chấp nhận GTP, UTP và CTP làm chất mang photphat.
Cơ chế phản ứng
Quá trình xúc tác của adenylate kinase chỉ xảy ra sau khi "nắp mở" được đóng lại. Quá trình này loại trừ các phân tử nước, giúp các cơ chất tiếp cận nhau, hạ thấp hàng rào năng lượng để AMP thực hiện tấn công ái nhân vào nhóm γ-phosphate của ATP, từ đó hình thành ADP. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự tương tác giữa một số dư lượng quan trọng nhất định như Arg88 và chất nền phosphoryl hóa là rất quan trọng.
Theo dõi chức năng và trao đổi chất
Sự tồn tại của ADK cho phép tế bào theo dõi mức năng lượng một cách linh hoạt bằng cách liên tục điều chỉnh tỷ lệ ATP, ADP và AMP, ADK có thể điều chỉnh mức tiêu hao năng lượng của tế bào. Dưới nhiều áp lực trao đổi chất khác nhau, ADK ngay lập tức tạo ra AMP. Là một phân tử tín hiệu, AMP có thể kích thích hơn nữa nhiều loại thụ thể phụ thuộc AMP, do đó ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất của tế bào.
Mức độ liên quan của ADK trong các bệnh
Trong các nghiên cứu về tế bào, những khiếm khuyết ở adenylate kinase có liên quan đến nhiều loại bệnh. Ví dụ, sự thiếu hụt NDP kinase khiến adenylate kinase thể hiện chức năng enzyme kép. Ngoài ra, thiếu AK1 dẫn đến rối loạn chuyển hóa sau thiếu máu cơ tim, trong khi thiếu ADK2 có liên quan đến khiếm khuyết tế bào máu và điếc.
Những phát hiện sinh học này nêu bật vai trò quan trọng của adenylate kinase trong quá trình chuyển hóa năng lượng tế bào.
Những điều bạn cần biết về adenylate kinase trong sinh vật
Sự tồn tại của adenylate kinase không chỉ giới hạn ở con người, nó còn được xác nhận ở nhiều loại vi khuẩn và nấm men khác nhau, điều này minh họa đầy đủ tính phổ biến và tầm quan trọng của enzyme này trong quá trình sống. Việc loại bỏ adenylate kinase trong cây nhựa cũng được phát hiện có liên quan đến việc tăng cường tăng trưởng và sản xuất các axit amin quang hợp.
Kết luận
Dù trong quá trình sản xuất năng lượng, truyền tín hiệu tế bào hay bảo vệ chống lại căng thẳng trao đổi chất, adenylate kinase đều đóng một vai trò không thể thiếu. Trong tương lai, với sự phát triển của khoa học công nghệ, chúng ta rất mong muốn sử dụng những kiến thức sinh học này để điều trị bệnh một cách sáng tạo. Vậy ứng dụng adenylate kinase trong y sinh trong tương lai sẽ thay đổi quan niệm của chúng ta về sức khỏe như thế nào?
