Biochemie und Pathobiochemie: Glucokinase (Hexokinase IV)

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Glucokinase (Hexokinase IV)
Basisdaten und Verweise
Namen: Glucokinase, GCK, Hexokinase IV EC-Nr.: 2.7.1.2 Enzym-DB: EC->PDB, KEGG, BRENDA Gen: GCK, GK, HK4 Locus: 7p15-p13 Gen-DB: KEGG, OMIM, Entrez, GNF

Dieses Kapitel behandelt die Hexokinase IV (Glucokinase). Für die Hexokinasen I, II und III siehe hier.

Stoffwechselwege

Glycolyse und alle anderen Stoffwechselwege, die α-D-Glucose-6-phosphat benötigen (z.B. Glycogensynthese, Hexosemonophosphatweg, Biosynthese und Abbau der Uronsäuren, Galactose-Stoffwechsel, Inositolphosphat-Stoffwechsel)

Reaktionen

• ATP + D-Hexose = ADP + D-Hexose-6-phosphat
• ATP + α-D-Glucose = ADP + α-D-Glucose-6-phosphat

Regulation, Inhibitoren und Aktivatoren

Inhibitoren:

• Allosterisch: D-Glucose-6-phosphat? (laut BRENDA ja. Andere Quellen betonen, dass die Glucokinase gerade nicht durch D-Glucose-6-phosphat gehemmt wird.)
• Kompetitiv: D-Mannoheptulose
• Glucokinase-Regulatorprotein (GKRP)
• N-Acetylglucosamin

Expressionsmuster

U.a. in der Leber und in den insulinproduzierenden Pankreas-Inselzellen (B-Zellen).

Subzelluläre Lokalisation

Zytosol

Protein-Struktur und Funktion

Die Glucokinase (Hexokinase IV) besitzt eine höhere Km von 8 mmol/l = 144 mg/dl, die etwa im Rahmen der Glucosespiegel im Portalblut liegt, als andere Hexokinasen (Km < 1 mmol/l, d.h. hohe Affinität und konzentrationsunabhängige Aufnahme). Die konzentrationsabhängige Arbeitsweise der Glucokinase sorgt (zusammen mit dem ebenfalls konzentrationsabhängig arbeitenden Glucosetransporter GLUT2) dafür, dass sich die Glucoseaufnahme in die Leberzelle automatisch der Glucosemenge anpasst, die aus dem Verdauungstrakt anflutet.

In der Pankreas-B-Zelle bildet die Glucokinase zusammen mit GLUT2 einen Glucosesensor, der die Insulinsekretion steuert.

Gen

Das HK4-Gen befindet sich auf Chromosom 7 (7p15-p13).

Erkrankungen

• Maturity-onset diabetes of the young, type 2 (MODY2)
• Persistierender neonataler Diabetes mellitus durch Glucokinase-Defizienz (PNDM)
• Familiäre hyperinsulinämische Hypoglykämie 3 (HHF3)

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