Nyckelenzymer

Nyckelenzymer är en benämning inom biokemi som beskriver de enzymer som reglerar hastigheten i en hel metabolisk väg. Dessa enzymer uppträder ofta i hastighetsbegränsande steg och avgör hur mycket av vägens mellanprodukter som omvandlas vidare. Regulationen speglar cellens energitillstånd, näringsstatus och hormonella signaler och styrs av allosterisk reglering, kovalenta modifieringar och förändringar i genuttryck.

De viktigaste regleringsmekanismerna innefattar allostera effektorer som binder och ändrar enzymets aktivitet, samt fosforylering och andra posttranslationella modifieringar som snabbt påverkar aktiviteten. Tillgången på substrat och cofaktorer påverkar också fluxen.

Exempel på nyckelenzymer är fosfofruktokinas-1 (PFK-1) i glykolysen, som reglerar nedbrytningen av glukos; HMG-CoA-reduktas i kolesterolsyntesen; acetyl-CoA karboxylas som reglerar fettsyrasyntes; och ribonukleotidreduktas för deoxyribonukleotidsyntesen. Pyruvatdehydrogenaskomplexet och andra viktiga reglerande enzymer följer också exemplet.

Kliniskt och biotekniskt är nyckelenzymer viktiga mål. Statiner hämmar HMG-CoA-reduktas för att sänka kolesterolnivåer. AMPK kan fosforylera och inhibera acetyl-CoA-karboxylas, vilket påverkar lipidmetabolismen. Förståelsen av nyckelenzymer hjälper till att förklara hur metabolismen anpassar sig till kost, träning och sjukdomar.