Glukose-6-Phosphatase
Synonym: Glucose-6-Phosphatase
Englisch: glucose-6-phosphatase
Definition
Die Glukose-6-Phosphatase, kurz G6Pase, ist ein Enzym mit Bedeutung für den Glykogenabbau und die Gluconeogenese.
Genetik
Es existieren drei Isoformen beim Menschen, die katalytische G6Pase-Aktivität besitzen. Die Isoformen unterscheiden sich in ihrem kodierenden Gen, ihrem Expressionsmuster und der Gewebespezifität.
So kommt die Glukose-6-Phosphatase α spezifisch in der Leber, den Nieren und im Dünndarm vor, während die Glukose-6-Phosphatase-2 vorwiegend im Pankreas exprimiert wird. Die Glukose-6-Phosphatase-3 weist eine geringe Gewebespezifität auf.
| Genetik | Isoform | Gewebespezifität |
|---|---|---|
| G6PC1-Gen am Genlokus 17q21.31 | Glukose-6-Phosphatase α | v.a. Leber, Nieren, Dünndarm |
| G6PC2-Gen am Genlokus 2q31.1 | Glukose-6-Phosphatase-2 | v.a. Pankreas |
| G6PC3-Gen am Genlokus 17q21.31 | Glukose-6-Phosphatase-3 | geringe Gewebespezifität |
Biochemie
Die Glukose-6-Phosphatase ist ein transmembranäres Protein, das in die Membran des endoplasmatischen Retikulums (ER) eingelagert ist. Die katalytisch aktive Domäne befindet sich im N-terminalen Bereich, der ins ER-Lumen ragt. Das Enzym dient daher auch als Markerenzym des ERs. Neuere Kryoelektronenmikroskopie-Studien der humanen G6PC1 zeigen, dass das Enzym aus einer Transmembrandomäne (TMD) mit neun Helices und einer luminalen extrazellulären Domäne (ECD) besteht. Das aktive Zentrum liegt in einer tiefen, positiv geladenen Tasche, die das Substrat Glukose-6-phosphat (G6P) aufnimmt.[1]
G6PC1 zeigt ein induziertes Anpassungsmodell („induced fit“), bei dem die Bindung von G6P Konformationsänderungen auslöst, die das Enzym in eine geschlossene, reaktive Form überführen. Außerdem wurde ein Phosphatidylserin-Molekül identifiziert, das in der Membran in einer spezifischen Tasche von G6PC1 bindet und die Konformationsänderungen während der Hydrolyse stabilisiert. Diese Lipidbindung beeinflusst signifikant die Enzymaktivität.[1]
Funktion
Das Enzym Glukose-6-Phosphatase dephosphoryliert das beim Glykogenabbau und der Gluconeogenese anfallende Glukose-6-phosphat durch Hydrolyse. Die dabei entstehende D-Glukose kann die Zelle verlassen und steht dem Körper als Energielieferant zur Verfügung. Neben Glukose-6-phosphat kann G6PC1 auch Fructose-6-phosphat (F6P) mit geringerer Affinität binden und hydrolysieren.
Die Glukose-6-Phosphatase-2 weist nur eine geringe Hydrolase-Aktivität auf und spielt vermutlich eine Rolle bei der Insulinsekretion im Pankreas.
Klinik
Ein Mangel der Glukose-6-Phosphatase ist Ursache des Morbus von Gierke, einer Form der Glykogenose.
Mutationen im G6PC3-Gen führen zur kongenitalen Neutropenie.[2] Mutationen im G6PC1-Gen führen zur Glykogenspeicherkrankheit Typ Ia (GSD-1a), die etwa 80 % aller Glykogenosen ausmacht.
Darüber hinaus wird eine Rolle von G6PC1 und G6PC2 bei der Pathogenese von Typ-2-Diabetes und bestimmten Tumoren vermutet.[3][4]
Quellen
- ↑ 1,0 1,1 Chen et al. The induced-fit and catalytic mechanisms of human G6PC1. Cell Discov 11: 62. 2025
- ↑ Arikoglu et al. A Novel G6PC3 Gene Mutation in Severe Congenital Neutropenia: Pancytopenia and Variable Bone Marrow Phenotype can Also be Part of This Syndrome. European Journal of Haematology. 94(1):79-82. 2014
- ↑ Chen et al. Variations in the G6PC2/ABCB11 genomic region are associated with fasting glucose levels. The Journal of clinical investigation. 118(7): 2620-8. 2008
- ↑ Tang et al. G6PC1 expression as a prognostic biomarker associated with metabolic reprogramming and tumor microenvironment in hepatocellular carcinoma. Frontiers in immunology. 16: 1623315. 2025