キナーゼとホスホリラーゼの違い

キナーゼもホスファターゼもリン酸を処理する酵素であるが、その機能や性質には違いがある。両者の大きな違いは、キナーゼがATP分子から特定の分子へのリン酸基の転移を触媒する酵素であるのに対し、ホスホリラーゼは有機分子、具体的にはグルコースにリン酸基を導入する酵素であることである。本稿では、リン酸塩の扱いについてキナーゼとホスファターゼを紹介し、キナーゼとホスファターゼの違いについて説明する。

ホスホリラーゼは何ですか？

ホスホリラーゼは、1930年代後半にアールダブリュー・サザーランド・ジュニアによって発見された。これらの酵素は、有機分子の受容体に無機リン酸またはリン酸＋水素のリン酸基を取り込むことを触媒する。例えば、グリコーゲンホスホリラーゼは、グリコーゲン、デンプンまたはマルトデキストリン分子を含むデキストランからグルコース-1-リン酸を合成する触媒である。この反応はリン酸化と呼ばれ、加水分解にも似ている。ただし、結合の上に置かれた水分子ではなく、リン酸塩であることが唯一の違いである。

キナーゼは何ですか？

キナーゼ酵素は、高エネルギーのリン酸供与体分子から特定の基質へのリン酸基の転移を触媒する。基質がリン酸基を獲得し、高エネルギーのATP分子がリン酸基を提供する過程をリン酸化という。このリン酸化プロセスにおいて、キナーゼは重要な役割を担っており、リン酸化酵素の大きなファミリーの一つである。このように、キナーゼは細胞代謝、タンパク質制御、細胞輸送、多くの細胞内経路において重要である。

キナーゼとホスホリラーゼの違いは何ですか？

キナーゼとホスファターゼの定義

キナーゼ：高エネルギーのリン酸供与体分子から特定の基質へのリン酸基の転移を触媒する酵素のことである。

ホスホリラーゼ：無機リン酸またはリン酸＋水素のリン酸基を有機分子のアクセプターに付加することを触媒する酵素。

キナーゼとホスファターゼの特性

作用機序

キナーゼです。ATPの末端リン酸基を基質上の-OH基へ転移させる触媒を行う。それにより、生成物中にリン酸エステル結合を生成する。この反応はリン酸化と呼ばれ、全体の反応は次のように書かれる。

ホスホリラーゼ。有機分子にリン酸基を導入することを触媒する。この反応はリン酸分解と呼ばれ、全体の反応は次のように書かれます。

キナーゼとホスホリラーゼの反応におけるリン酸供与体の役割について

キナーゼ：ATP分子からのリン酸基

ホスホリラーゼ：無機リン酸塩に含まれるリン酸基

キナーゼおよびホスファターゼの基質

キナーゼ：糖質、タンパク質、脂質などの特殊な有機分子

ホスファターゼ：グルコースを主成分とする有機分子

キナーゼ、ホスファターゼの最終生成物

キナーゼ：ADP（エネルギー分子）＋リン酸化された基質

ホスホリラーゼ：基質がグルコースの場合、グルコース-1-リン酸を生成する

キナーゼとホスファターゼの構造

キナーゼ：キナーゼは非常に複雑な三次構造を持つタンパク質である。

ホスホリラーゼ：生物学的に活性な形態のホスホリラーゼは、2つの等しいタンパク質サブユニットの二量体である。例えば、グリコーゲンホスホリラーゼは、842個のアミノ酸を含む質量97.434kdaの巨大タンパク質である。グリコーゲンホスホリラーゼの二量体は生物学的に重要で、触媒部位、グリコーゲン結合部位、準安定部位が存在する。

キナーゼとホスファターゼの制御

キナーゼ：キナーゼの活性は高度に制御されており、細胞に強い影響を与える。キナーゼは、リン酸化、タンパク質活性化因子やタンパク質阻害因子との結合、細胞内での基質との位置関係の調節などにより、活性化やスイッチオフを行う。

ホスホリラーゼ：グリコーゲンホスホリラーゼは、代謝制御とリン酸化によって制御されている。アドレナリンやインスリンなどのホルモンもグリコーゲンホスホリラーゼを制御している。

キナーゼとホスファターゼの分類

キナーゼ：作用する基質によって、プロテインキナーゼ、脂質キナーゼ、糖質キナーゼなど様々な種類に分けられる。

リン酸化酵素：リン酸化酵素は、グリコシルトランスフェラーゼとヌクレオチジルトランスフェラーゼの2つに分けられる。

• グリコーゲンホスホリラーゼ
• デンプンホスホリラーゼ
• マルトデキストリンホスファターゼ
• プリンヌクレオシドホスホリラーゼ

ヌクレオチジルトランスフェラーゼの例として、以下のものがある。

• ポリヌクレオチドホスホリラーゼ

キナーゼとホスファターゼの病理学的研究

キナーゼ：キナーゼの活性を阻害すると、ある種の白血病をはじめ、多くのヒトのがんや病気につながる。キナーゼは、成長、運動、死など、細胞周期を制御する多くの局面を制御しているからである。

ホスホリラーゼ：グリコーゲン貯蔵病V型マイオゲンやグリコーゲン貯蔵病VI型肝グリコーゲンなどの中間状態には、ホスホリラーゼが関与しているものがあります。

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