Alostería en la glucoquinasa

La glucoquinasa es una isoenzima de hexoquinasa que se expresa principalmente en hepatocitos y en células β del páncreas. Se la llama también hexoquinasa IV y hexoquinasa D. Como todas las hexoquinasas, cataliza la fosforilación de la glucosa a costa de la hidrólisis de ATP. Pero la glucoquinasa se caracteriza porque sólo es eficiente cuando la concentración de glucosa es elevada. Por ello, desempeña un papel clave en la regulación de la glucemia.

Se han desarrollado algunos compuestos sintéticos (como MRK, mostrado en la figura) capaces de unirse a la glucoquinasa y estimular su acción. Colectivamente, se los llama GKA (activadores de glucoquinasa).

Observemos la transición conformacional:

Las formas cerrada y semiabierta tienen unida en el modelo una molécula de glucosa (sustrato) y una de un efector alostérico (MRK y RO-28-1675, respectivamente).
Estos ligandos y el sustrato, cuando no están unidos, se muestran separados de la proteína.

de la estructura de la proteína.

entre las tres conformaciones.

El cambio conformacional es un ejemplo de alostería, pues supone un cambio de la actividad catalítica como consecuencia de la unión del ligando en una zona alejada del sitio activo. En el caso de la glucoquinasa, la unión del efector impide la conformación superabierta, con lo cual se desplaza el equilibrio hacia las conformaciones semiabierta o cerrada de la proteína, que poseen mayor actividad enzimática; además, se produce una modificación de su cinética, que pasa de sigmoide a hiperbólica:

actividad (mmol min⁻¹ g⁻¹)

[glucosa] (mM)

con 30 µM de efector MRK

sin efector