Phosphoglyceratmutase

Phosphoglyceratmutasen (PGM oder PGAM) sind Enzyme, die die Umlagerung der Phosphatgruppe in Phosphoglycerat von 2- auf 3-Position und umgekehrt katalysieren. Diese Reaktion ist ein Teilschritt in der Glycolyse, der Verwertung von Kohlenhydraten im Stoffwechsel aller Lebewesen, die in jeder Zelle stattfindet. Es wird zwischen Cofaktor-abhängigen (dPGM, EC 5.4.2.11) und Cofaktor-unabhängigen (iPGM, EC 5.4.2.12) Enzymen unterschieden. Erstere benötigen 2,3-Diphosphoglycerat als Kofaktor und finden sich in allen Wirbeltieren, einigen Wirbellosen, Pilzen und Bakterien. Zweitere sind in allen Pflanzen und Algen sowie einigen Wirbellosen, Pilzen und Bakterien verbreitet.^[1] Mit den Säugetieren haben sich durch Kopie zusätzliche Allele des PGAM1-Gens gebildet, die PGAM2, PGAM4 und PGAM5 genannt werden. PGAM2 wird nur in den Muskeln produziert. Mutationen am PGAM2-Gen führen zu einer Form der Muskeldystrophie.

Phosphoglyceratmutase
Phosphoglyceratmutase 1 (B type) dimer (Mensch) nach PDB 1YFK
Eigenschaften des menschlichen Proteins
Masse/Länge Primärstruktur	253/252/254/270 Aminosäuren
Sekundär- bis Quartärstruktur	Homodimer
Bezeichner
Gen-Namen	PGAM1, PGAM2, PGAM4, PGAM5
Enzymklassifikationen
EC, Kategorie	5.4.2.11, Isomerase
Reaktionsart	Umlagerung
Substrat	2-Phosphoglycerat
Produkte	3-Phosphoglycerat 5.4.2.12
Vorkommen
Übergeordnetes Taxon	Lebewesen

Katalysierte Reaktion

⇔

2-Phosphoglycerat wird umgelagert zu 3-Phosphoglycerat und umgekehrt. Bei der Cofaktor-abhängigen Form erfolgt die Katalyse durch zwischenzeitliche Bildung eines Phosphohistidin-Restes in der PGAM. Dabei ist zu beachten, dass ein zusätzlicher Phosphatrest an C2 angelagert wird und somit das Zwischenprodukt 2,3-BPG entsteht.

${\displaystyle \mathrm {{\text{Enz-His-Phosphat}}+{\text{3-Phosphoglycerat}}\rightleftharpoons } }$ ${\displaystyle \mathrm {{\text{Enz-His}}+{\text{2,3-Bisphosphoglycerat}}} }$

Erst danach wird der Phosphatrest an C3 entfernt und die Mutase erhält die Phosphorylgruppe zurück, um den Phosphohistidin-Rest zu regenerieren.

${\displaystyle \mathrm {{\text{Enz-His}}+{\text{2,3-Bisphosphoglycerat}}\rightleftharpoons } }$ ${\displaystyle \mathrm {{\text{Enz-His-Phosphat}}+{\text{2-Phosphoglycerat}}} }$

Das Enzym benötigt katalytische Mengen an 2,3-Bisphosphoglycerat, um den Histidinrest im aktiven Zentrum in phosphorylierter Form zu halten.^[2]

Weitere Funktionen

Die PGAM-Isoformen haben zusätzlich schwache Aktivität als Bisphosphoglyceratmutase (EC 5.4.2.4) und als Biphosphoglycerat-Phosphatase (EC 3.1.3.13).

PGAM1 wird in Krebszellen im Übermaß produziert. PGAM1 bindet in vitro am Kern von Hepatitis-C-Virus. Patienten mit autoimmuner Hepatitis erzeugen vermehrt PGAM1-Antikörper.^[3][4][5]

PGAM5 wird an die Außenmembran von Mitochondrien transportiert und bindet dort Keap1 und Nrf2.^[6]

Weblinks

Wikibooks: Biochemie und Pathobiochemie: Phosphoglycerat-Mutase – Lern- und Lehrmaterialien