Glukosa-6-fosfat isomerase (GPI), secara alternatif dikenali sebagai fosfoglukosa isomerase/fosfoglukoisomerase (PGI) atau fosfoheksosa isomerase (PHI), ialah enzim (EC 5.3.1.9) pada dikodkan badan manusia oleh genGPI pada kromosom 19.[4] Gen ini mengekod ahli keluarga protein isomerase glukosa berfosfat. Protein yang dikodkan telah dikenal pasti sebagai protein "cahaya bulan" berdasarkan keupayaannya untuk melaksanakan fungsi yang berbeza secara mekanikal. Dalam sitoplasma, produk gen berfungsi sebagai enzim glikolisis (langkah kedua) yang saling menukar molekul glukosa 6-fosfat (G6P) dan fruktosa-6-fosfat (F6P). Di luar sel, protein dikodkan (juga dirujuk sebagai neuroleukin) berfungsi sebagai faktor neurotropik yang menggalakkan kemandirian neuron motor rangka dan neuron deria, dan sebagai limfokin yang mendorong rembesan imunoglobulin (antibodi). Protein yang dikodkan juga dirujuk sebagai faktor motiliti autokrin (AMF) berdasarkan fungsi tambahan sebagai sitokin dan faktor angiogenik yang dirembeskan tumor. Kecacatan gen ini adalah punca anemia hemolitik tak sferositik, dan kekurangan enzim yang teruk boleh dikaitkan dengan hidrops fetalis, kematian neonatal serta-merta dan kerosakan saraf. Penyambungan alternatif menghasilkan berbilang variasi transkrip. [disediakan oleh RefSeq, Jan 2014][5]
Mekanisme yang digunakan GPI untuk menukar glukosa 6-fosfat dan fruktosa 6-fosfat (aldosa kepada ketosa) terdiri daripada tiga langkah utama: membuka gelang glukosa, mengisomerikan glukosa kepada fruktosa melalui perantaraan enediol, dan menutup gelang fruktosa.[6]
Pengisomeran glukosa
Glukosa 6-fosfat mengikat GPI dalam bentuk piranosa. Cincin dibuka dalam mekanisme "tolak-tarik" oleh His388, yang memprotonasi oksigen C5, dan Lys518, yang menyahproton kumpulan hidroksil C1. Ini mewujudkan aldosa rantai terbuka. Kemudian, substrat diputarkan di ikatan C3-C4 bagi pengisomeran. Pada ketika ini, Glu357 menyahproton C2 untuk mencipta perantaraan cis-enediolat yang distabilkan oleh Arg272. Untuk melengkapkan pengisomeran, Glu357 mendermakan protonnya kepada C1, kumpulan hidroksil C2 kehilangan protonnya, dan fruktosa 6-fosfat ketosa rantai terbuka terbentuk. Akhirnya, cincin ditutup dengan memutarkan substrat mengenai ikatan C3-C4 sekali lagi dan menyahprotonasi hidroksil C5 dengan Lys518.[7]
Fungsi
Gen ini tergolong dalam keluarga GPI.[5] Protein yang dikodkan oleh gen ini ialah enzim dimerik yang memangkinkan pengisomeran boleh balik G6P dan F6P.[8][9] Oleh kerana tindak balas boleh diterbalikkan, arahnya ditentukan oleh kepekatan G6P dan F6P.[10]
Protein mempunyai fungsi yang berbeza di dalam dan di luar sel. Dalam sitoplasma, protein ini terlibat dalam glikolisis dan glukoneogenesis, serta laluan pentosa fosfat.[10] Di luar sel, ia berfungsi sebagai faktor neurotropik bagi neuron tulang belakang dan deria, dipanggil neuroleukin.[9] Protein yang sama juga dirembeskan oleh sel-sel kanser, di mana ia dipanggil faktor motiliti autokrin[11] dan merangsang metastasis.[12] GPI ekstraselular juga diketahui berfungsi sebagai faktor pematangan.[10][9]
Kepentingan klinikal
Kekurangan GPI bertanggungjawab untuk 4% daripada kes-kes anemia hemolisis disebabkan oleh kekurangan enzim glikolisis.[8][9][13][14] Beberapa kes kekurangan GPI telah dikenal pasti baru-baru ini.[15]
Aplikasi
GPI manusia mampu mendorong arthritis pada tikus dengan latar belakang genetik yang berbeza-beza melalui suntikan intradermis.[16][17]
^"The crystal structure of human phosphoglucose isomerase at 1.6 A resolution: implications for catalytic mechanism, cytokine activity and haemolytic anaemia". Journal of Molecular Biology. 309 (2): 447–463. June 2001. doi:10.1006/jmbi.2001.4680. PMID11371164.
^"The crystal structure of mouse phosphoglucose isomerase at 1.6A resolution and its complex with glucose 6-phosphate reveals the catalytic mechanism of sugar ring opening". Journal of Molecular Biology. 342 (3): 847–860. September 2004. doi:10.1016/j.jmb.2004.07.085. PMID15342241. Unknown parameter |displayauthors= ignored (bantuan)
^ ab"Glucose-6-phosphate isomerase deficiency". Bailliere's Best Practice & Research. Clinical Haematology. 13 (1): 89–101. March 2000. doi:10.1053/beha.1999.0059. PMID10916680.
^ abcd"A tale of two isomerases: compact versus extended active sites in ketosteroid isomerase and phosphoglucose isomerase". Biochemistry. 50 (43): 9283–9295. November 2011. doi:10.1021/bi201089v. PMID21970785.
^ abc"Crystal structure of human phosphoglucose isomerase and analysis of the initial catalytic steps". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics. 1645 (2): 117–122. February 2003. doi:10.1016/s1570-9639(02)00464-8. PMID12573240.
^"Differential expression and pathological significance of autocrine motility factor/glucose-6-phosphate isomerase expression in human lung carcinomas". The Journal of Pathology. 210 (4): 431–440. December 2006. doi:10.1002/path.2069. PMID17029220.
^"DNA sequence abnormalities in human glucose 6-phosphate isomerase deficiency". Human Molecular Genetics. 2 (3): 327–329. March 1993. doi:10.1093/hmg/2.3.327. PMID8499925.
^"A glucose-6-phosphate isomerase peptide induces T and B cell-dependent chronic arthritis in C57BL/10 mice: arthritis without reactive oxygen species and complement". The American Journal of Pathology. 183 (4): 1144–1155. October 2013. doi:10.1016/j.ajpath.2013.06.019. PMID23911657.
