Niemeyer H, Ureta T, Clark-Turri L
Mol Cell Biochem. 1975 Feb 28;6(2):109-26. doi: 10.1007/BF01732005.
葡萄糖激酶是大鼠肝脏中存在的四种葡萄糖磷酸化酶之一。其独特特征是对葡萄糖具有高Km值(高Km同工酶)且底物特异性相当狭窄。相比之下,其他三种酶统称为己糖激酶或低Km同工酶,对葡萄糖表现出低Km值且底物特异性更广泛。
葡萄糖激酶存在于哺乳动物(有一些例外)、两栖动物和低等爬行动物的肝脏中;高等爬行动物和鸟类中不存在。葡萄糖激酶的存在与否可能代表了对饮食习惯和其他生理特性的一种进化适应。来自不同分类群的葡萄糖激酶在免疫行为和动力学参数上的差异表明存在趋异进化。
大鼠肝脏中葡萄糖激酶的水平严格取决于饮食中碳水化合物的供应。糖原磷酸化酶和糖原合成酶表现类似,而其他碳水化合物代谢酶则取决于蛋白质或蛋白质加碳水化合物的供应。当大鼠饥饿或喂食无碳水化合物饮食时,葡萄糖激酶以33小时的半衰期衰减,并通过给予葡萄糖诱导产生。并非所有哺乳动物都表现出这种适应性特征,这表明在同一类甚至同一目啮齿动物中存在进化差异。肝脏中的酶适应性可能部分解释了被称为“饥饿性糖尿病”的病症。
内分泌系统在葡萄糖激酶适应性中起至关重要的作用,因为胰岛素对于葡萄糖依赖性葡萄糖激酶的诱导是必不可少的,另一方面,胰高血糖素、儿茶酚胺和环磷酸腺苷会阻止这种诱导。糖皮质激素和一些垂体激素调节诱导速率。葡萄糖激酶水平的激素调节背后的机制尚不清楚。
肝脏中葡萄糖激酶的变化与通过免疫化学滴定评估的酶蛋白量的变化相对应。这一事实与蛋白质合成抑制剂对葡萄糖激酶诱导的影响一致。
抗大鼠葡萄糖激酶的抗血清与来自哺乳动物和海龟的该酶发生反应,但不与两栖动物的酶发生反应。它不与来自不同来源的低Km己糖激酶发生反应。
哺乳动物和两栖动物的葡萄糖激酶对葡萄糖的饱和函数呈S形,但低等爬行动物的葡萄糖激酶则不是。希尔系数非常恒定,值约为1.6。在所研究的不同物种中,K0.5(半饱和浓度)值在1.5至8 mM之间变化。这些动力学参数可被视为另一种适应性特征,旨在在因饮食葡萄糖量变化而导致血液中葡萄糖浓度可变的情况下,使肝脏对葡萄糖的摄取效率最大化。