PFKFB
Synonyme: PFK-2/FBPase-2, Fructose-2,6-bisphosphatase, Phosphofructokinase-2
Englisch: 6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-biphosphatase
1. Definition
PFKFB, kurz für Phosphofructokinase-2/Fructose-2,6-bisphosphatase, ist die Bezeichnung für ein bifunktionelles Enzym im Kohlenhydratstoffwechsel.
2. Genetik
Es existieren vier verschiedene Isoformen des Enzyms:
| Gen | Genlokus | Expression |
|---|---|---|
| PFKFB1 | Xp11.21 | Leber, Skelettmuskel, Fetalgewebe |
| PFKFB2 | 1q32.1 | Herz |
| PFKFB3 | 10p15.1 | Gehirn, Plazenta, wurde in Tumoren nachgewiesen |
| PFKFB4 | 3p21.31 | Hoden |
3. Aufbau
Die PFKFB besteht aus den drei folgenden Domänen:
- einer N-terminalen Domäne mit Kinaseaktivität: Phosphofructokinase-2 (PFK-2)
- einer C-terminalen Domäne mit Phosphataseaktivität: Fructose-2,6-Bisphosphatase (FBPase-2)
- einer regulatorischen Domäne am N-Terminus, die einen Serinrest enthält. Durch Phosphorylierung und Dephosphorylierung werden hier die Kinase- und Phosphatasedomäne reguliert.
4. Funktion
Im dephosphorylierten Zustand zeigt PFKFB die Funktion der Phosphofructokinase-2. Es katalysiert die Reaktion:
| Fructose-6-phosphat + ATP → Fructose-2,6-bisphosphat + ADP + H+ |
Fructose-2,6-bisphosphat ist ein allosterischer Aktivator der Phosphofructokinase-1 (PFK-1) und stimuliert so die Glykolyse.
Im phosphorylierten Zustand übernimmt das Enzym die Funktion der Fructose-2,6-bisphosphatase und damit die Abspaltung von Phosphat aus Fructose-2,6-bisphosphat:
| Fructose-2,6-bisphosphat + H2O → Fructose-6-phosphat + Pi |
Dieser Vorgang verlangsamt die Glykolyse.
5. Regulation
Die Funktion der PFKFB wird indirekt über die Hormone Insulin und Glukagon reguliert. Bei niedrigem Blutzuckerspiegel steigt die Konzentration an Glukagon, was wiederum zu einer Erhöhung der intrazellulären cAMP-Konzentration führt. Die cAMP-abhängige Proteinkinase A wird aktiviert und phosphoryliert den Serinrest an der regulatorischen Domäne der PFKFB, wodurch die Kinasedomäne (PFK-2) deaktiviert und die Phosphatasedomäne (FPBase-2) aktiviert wird.
Bei Zunahme der Blutglukosekonzentration führt Insulin zu einer gesteigerten Glykolyse, wodurch vermehrt Fructose-6-phosphat entsteht, das wiederum die Phosphoproteinphosphatase aktiviert. Das Enzym dephosphorylisiert den Serinrest an der regulatorischen Domäne der PFKFB und aktiviert damit die Kinasedomäne.
6. Ausnahme
Bei Phosphorylierung hat PFKFB2 im Herzen eine Kinasefunktion. So ist sichergestellt, dass es bei Ausschüttung von z.B. Adrenalin zu einer Glykolyse kommen kann.