triosefosfatisomerase

I menneskets genom er det ett gen som koder for triosefosfatisomerase, TPI1. En mutasjon i TPI1-genet kan føre til manglende produksjon av triosefosfatisomeraseenzymet. Triosefosfatisomerasemangel er en ikke-kjønnsbundet tilstand som påvirker hele kroppen. Mangelen kan blant annet gi hemolytisk anemi, forstyrrelser i nervesystemet, økt følsomhet for infeksjon og forandring i hjertemuskelen (kardiomyopati).

Ved mangel på triosefosfatisomerase vil det hope seg opp med dihydroksyacetonfosfat i røde blodceller. Symptomer på triosefosfatisomerase-mangel vises som regel innen barnet er syv måneder gammel. Sykdommen er dødelig, og har i nesten alle tilfeller resultert i død før fylte 5 år. Det finnes ingen effektiv behandling for triosefosfatisomerasemangel.

Triosefosfatisomerase består av to proteinkjeder (monomerer) bundet sammen til en dimer (se proteinenes form). Begge monomerene inneholder en karakteristisk struktur som kalles en TIM-tønne. TIM-tønnen er kjent for å være den strukturelle enheten til mer en hundre ulike enzymer. Strukturen ble identifisert i triosefosfatisomerase i 1975.

Enzymets aktive sete består av fire aminosyrer som fremmer katalysen: asparagin, lysin, glutaminsyre (også kalt glutamat) og histidin.

Triosefosfatisomerase deltar i glykolysen ved å katalysere likevekten mellom substratet dihydroksyacetonfosfat (ketose) og produktet glyseraldehyd-3-fosfat (et aldose, også kalt 3-fosfoglyseraldehyde), en isomeriseringsreaksjon. I isomeriseringsreaksjonen overføres protoner mellom substratet (glyseraldehyd-3-fosfat eller dihydroksyacetonfosfat) og enzymet.

TIM-tønnen har en fleksibel struktur som bidrar til rett posisjonering av de katalytiske aminosyrene og stabilisering av fosfatgruppen på substratet. Fleksibiliteten til enzymet forhindrer også at det oppstår en uønsket eliminasjonsreaksjon der det giftige produktet metylglykosal dannes.

Den allment aksepterte mekanismen ble første gang foreslått i 1977, og refereres til som den klassiske mekanismen. Den klassiske mekanismen beskriver flere trinn som følger etter hverandre. Under den klassiske mekanismen deltar glutaminsyre og histidin i flere protonoverføringer med oksygenet på substratet. Fullførelsen av reaksjonen skjer ved protonering av karbon 1 eller karbon 2, avhengig av reaksjonsvei. Glyseraldehyd-3-fosfat eller dihydroksyactaetonfosfat frigjøres fra enzymets aktive sete, og enzymet gjenopptar sin opprinnelige form (se native proteiner).

• proteiner
• glykolysen
• enzymer