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Bisphosphoglyceratmutase Die BPGM früher auch als 2 3 Diphosphoglyceratmutase bezeichnet ist ein Enzym das vor allem in

Bisphosphoglyceratmutase

Die Bisphosphoglyceratmutase (BPGM), früher auch als 2,3-Diphosphoglyceratmutase bezeichnet, ist ein Enzym, das vor allem in den Erythrozyten (roten Blutkörperchen) und in erythropoetischem Gewebe von Säugetieren vorkommt. Sie ist in den roten Blutkörperchen das zentrale Enzym des Rapoport-Luebering-Zyklus, einem Nebenweg der Glykolyse, in welchem sie als trifunktionales Enzym drei verschiedene biochemische Reaktionen zur Bildung und zum Abbau von 2,3-Bisphosphoglycerat (2,3-BPG) katalysiert. 2,3-BPG ist als biochemischer Effektor an der Regulation der Bindungfähigkeit (Affinität) des Blutfarbstoffs Hämoglobin für das Atemgas Sauerstoff in den Erythrozyten beteiligt.

Bisphosphoglyceratmutase
Schematische Darstellung des Rapoport-Luebering-Zyklus mit den drei Enzymaktivitäten der Bisphosphoglyceratmutase

Vorhandene Strukturdaten: s. UniProt

Eigenschaften des menschlichen Proteins
Masse/Länge Primärstruktur 258 Aminosäuren
Sekundär- bis Quartärstruktur Homodimer
Bezeichner
Gen-Name BPGM
Externe IDs
Enzymklassifikationen
EC, Kategorie 5.4.2.4, Phosphotransferase
Reaktionsart Umlagerung
Substrat 1,3-Bisphosphoglycerat
Produkte 2,3-Bisphosphoglycerat
EC, Kategorie 5.4.2.1, Phosphotransferase
Reaktionsart Umlagerung
Substrat 2-Phosphoglycerat
Produkte 3-Phosphoglycerat
EC, Kategorie 3.1.3.13, Phosphatase
Reaktionsart Hydrolyse
Substrat 2,3-Bisphosphoglycerat + H2O
Produkte 3-Phosphoglycerat + Phosphat
Vorkommen
Homologie-Familie Hovergen

Eigenschaften und Funktion Bearbeiten

Die Bisphosphoglyceratmutase katalysiert zum einen als Synthase (2,3-DPG-Synthase, synonym Bisphosphoglyceratmutase; EC 5.4.2.4) die Bildung von 2,3-Bisphosphoglycerat (2,3-BPG) aus dem in der Glykolyse entstehenden 1,3-Bisphosphoglycerat (1,3-BPG). Darüber hinaus fungiert sie auch als Phosphatase (2,3-Bisphosphoglyceratphosphatase; EC 3.1.3.13) für die Umsetzung des 2,3-BPG zu 3-Phosphoglycerat (3-PG) und als Mutase (Monophosphoglyceratmutase; EC 5.4.2.1) für die die Gleichgewichtsreaktion zwischen den Phosphoglycerinsäure-Verbindungen 3-PG und 2-Phosphoglycerat (2-PG).

Die BPGM besitzt für die drei verschiedenen Funktionen ein gemeinsames aktives Zentrum, das mit zwei unterschiedlichen Bindungsstellen für Di- beziehungsweise Monophosphoglycerate ausgestattet ist. Die wichtigste Aktivität des Enzyms ist die irreversibel verlaufende Synthasereaktion, wodurch sie sich von der Phosphoglyceratmutase im Hauptweg der Glykolyse unterscheidet. Diese ähnelt der BPGM hinsichtlich der Molekülmasse, der Untereinheitenstruktur sowie der Aminosäuresequenz und fungiert ebenfalls als trifunktionales Enzym, allerdings mit einem anderen Verhältnis der drei Aktivitäten zueinander.

Die stofflich neutrale Umlagerung vom 1,3-DPG zum 2,3-DPG setzt das Vorhandensein von Magnesium-Ionen voraus und hat ihr pH-Wert-Optimum bei etwa 7,2. Die Hydrolyse des 2,3-DPG zum 3-PG verläuft unter Verbrauch eines Wassermoleküls sowie Freisetzung eines anorganischen Phosphats, und läuft verstärkt bei einem sauren pH-Wert ab. Die Aminosäuresequenz der humanen BPGM, die eine molare Masse von 30.005 Dalton hat und eine homodimere Struktur aufweist, hat eine Länge von 259 Aminosäuren.

Das im Rapoport-Luebering-Zyklus gebildete 2,3-DPG ist ein wichtiger biochemischer Effektor für die Regulation der Bindungfähigkeit (Affinität) des Blutfarbstoffs Hämoglobin für das Atemgas Sauerstoff. Die Bisphosphoglyceratmutase kommt dementsprechend vor allem in den Erythrozyten (roten Blutkörperchen) und in erythropoetischem Gewebe von Säugetieren vor. Weitere Aktivitäten wurden darüber hinaus unter anderem in Plazentagewebe und, in deutlich geringerem Ausmaß, in der Leber gefunden.

Entdeckungsgeschichte Bearbeiten

Die Reaktionen zur Bildung und Spaltung von 2,3-Bisphosphoglycerat wurden vom österreichisch-amerikanisch-deutschen Biochemiker Samuel Mitja Rapoport und seiner technischen Assistentin Janet Luebering in den 1940er Jahren in den Vereinigten Staaten entdeckt und Anfang der 1950er Jahre in mehreren Publikationen beschrieben. In den 1960er und 1970er Jahren wurden die Eigenschaften des Enzyms Bisphosphoglyceratmutase und dessen trifunktionale Aktivität näher charakterisiert. Die Aminosäuresequenz der humanen BPGM wurde 1983 aufgeklärt, die Nukleotidsequenz des entsprechenden Gens fünf Jahre später. Im Jahr 2004 wurde die Kristallstruktur des Enzymmoleküls veröffentlicht.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. T. Fujita et al.: Human Erythrocyte Bisphosphoglycerate Mutase: Inactivation by Glycation In Vivo and In Vitro. In: Journal of Biochemistry. 124(6)/1998. Japanese Biochemical Society, S. 1237–1244.
  2. ↑ Y. Wang et al.: Crystal Structure of Human Bisphosphoglycerate Mutase. In: Journal of Biological Chemistry. 279/2004. The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, S. 39132–39138.
  3. P. Ravel, C.T. Craescu, N. Arous, J. Rosa, M.C. Gare: Critical Role of Human Bisphosphoglycerate Mutase Cys22 in the Phosphatase Activator-binding Site. In: Journal of Biological Chemistry. 272/1997. The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, S. 14045–14050.
  4. ↑ R. Sasaki, K. Ikura, E. Sugimoto, H. Chiba: Purification of bisphosphoglycerate mutase, bisphosphoglycerate phosphatase and phosphoglycerate mutase from human erythrocytes: three enzyme activities in one protein. In: European Journal of Biochemistry. 50(3)/1975. Federation of European Biochemical Societies, S. 581–593.
  5. Gerhard Michal: Biochemical Pathways: Biochemie-Atlas. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 1999, ISBN 3-86025-239-9, S. 27/28.
  6. UniProt: Bisphosphoglycerate mutase – Homo sapiens (Human) (abgerufen am 26. November 2008)
  7. D.C. Pritlove, M. Gu, C.A. Boyd, H.S. Randeva, M. Vatish: Novel placental expression of 2,3-bisphosphoglycerate mutase. In: Placenta. 27(6)/2006. W.B. Saunders, S. 924–927.
  8. ↑ V. Joulin et al.: Isolation and characterization of the human 2,3-bisphosphoglycerate mutase gene. In: Journal of Biological Chemistry. 263/1988. The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, S. 15785–15790.
  9. S. Rapoport, J. Luebering: The formation of 2,3-diphosphoglycerate in rabbit erythrocytes: The existence of a diphosphoglycerate mutase. In: Journal of Biological Chemistry. 183/1950. S. 507–516.
  10. S. Rapoport, J. Luebering: Glycerate-2,3-diphosphatase. In: Journal of Biological Chemistry. 189/1951. S. 683–694.
  11. Z.B. Rose: The Purification and Properties of Diphosphoglycerate Mutase from Human Erythrocytes. In: Journal of Biological Chemistry. 243(18)/1968. The American Society for Biochemistry and Molecular Biology, S. 4810–4820.
  12. N.W. Haggarty, B. Dunbar, L.A. Fothergill: The complete amino acid sequence of human erythrocyte diphosphoglycerate mutase. In: EMBO Journal. 2(7)/1983. Oxford University Press, S. 1213–1220.

Weblinks Bearbeiten

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Veröffentlichungsdatum:
Die Bisphosphoglyceratmutase BPGM fruher auch als 2 3 Diphosphoglyceratmutase bezeichnet ist ein Enzym das vor allem in den Erythrozyten roten Blutkorperchen und in erythropoetischem Gewebe von Saugetieren vorkommt Sie ist in den roten Blutkorperchen das zentrale Enzym des Rapoport Luebering Zyklus einem Nebenweg der Glykolyse in welchem sie als trifunktionales Enzym drei verschiedene biochemische Reaktionen zur Bildung und zum Abbau von 2 3 Bisphosphoglycerat 2 3 BPG katalysiert 2 3 BPG ist als biochemischer Effektor an der Regulation der Bindungfahigkeit Affinitat des Blutfarbstoffs Hamoglobin fur das Atemgas Sauerstoff in den Erythrozyten beteiligt BisphosphoglyceratmutaseSchematische Darstellung des Rapoport Luebering Zyklus mit den drei Enzymaktivitaten der BisphosphoglyceratmutaseVorhandene Strukturdaten s UniProtEigenschaften des menschlichen ProteinsMasse Lange Primarstruktur 258 AminosaurenSekundar bis Quartarstruktur HomodimerBezeichnerGen Name BPGMExterne IDs OMIM 222800 UniProt P07738EnzymklassifikationenEC Kategorie 5 4 2 4 PhosphotransferaseReaktionsart UmlagerungSubstrat 1 3 BisphosphoglyceratProdukte 2 3 BisphosphoglyceratEC Kategorie 5 4 2 1 PhosphotransferaseReaktionsart UmlagerungSubstrat 2 PhosphoglyceratProdukte 3 PhosphoglyceratEC Kategorie 3 1 3 13 PhosphataseReaktionsart HydrolyseSubstrat 2 3 Bisphosphoglycerat H2OProdukte 3 Phosphoglycerat PhosphatVorkommenHomologie Familie Hovergen Inhaltsverzeichnis 1 Eigenschaften und Funktion 2 Entdeckungsgeschichte 3 Einzelnachweise 4 WeblinksEigenschaften und Funktion BearbeitenDie Bisphosphoglyceratmutase katalysiert zum einen als Synthase 2 3 DPG Synthase synonym Bisphosphoglyceratmutase EC 5 4 2 4 die Bildung von 2 3 Bisphosphoglycerat 2 3 BPG aus dem in der Glykolyse entstehenden 1 3 Bisphosphoglycerat 1 3 BPG Daruber hinaus fungiert sie auch als Phosphatase 2 3 Bisphosphoglyceratphosphatase EC 3 1 3 13 fur die Umsetzung des 2 3 BPG zu 3 Phosphoglycerat 3 PG und als Mutase Monophosphoglyceratmutase EC 5 4 2 1 fur die die Gleichgewichtsreaktion zwischen den Phosphoglycerinsaure Verbindungen 3 PG und 2 Phosphoglycerat 2 PG 1 2 Die BPGM besitzt fur die drei verschiedenen Funktionen ein gemeinsames aktives Zentrum das mit zwei unterschiedlichen Bindungsstellen fur Di beziehungsweise Monophosphoglycerate ausgestattet ist 3 Die wichtigste Aktivitat des Enzyms ist die irreversibel verlaufende Synthasereaktion wodurch sie sich von der Phosphoglyceratmutase im Hauptweg der Glykolyse unterscheidet Diese ahnelt der BPGM hinsichtlich der Molekulmasse der Untereinheitenstruktur sowie der Aminosauresequenz und fungiert ebenfalls als trifunktionales Enzym allerdings mit einem anderen Verhaltnis der drei Aktivitaten zueinander 4 Die stofflich neutrale Umlagerung vom 1 3 DPG zum 2 3 DPG setzt das Vorhandensein von Magnesium Ionen voraus und hat ihr pH Wert Optimum bei etwa 7 2 5 Die Hydrolyse des 2 3 DPG zum 3 PG verlauft unter Verbrauch eines Wassermolekuls sowie Freisetzung eines anorganischen Phosphats und lauft verstarkt bei einem sauren pH Wert ab Die Aminosauresequenz der humanen BPGM die eine molare Masse von 30 005 Dalton hat und eine homodimere Struktur aufweist hat eine Lange von 259 Aminosauren 6 Das im Rapoport Luebering Zyklus gebildete 2 3 DPG ist ein wichtiger biochemischer Effektor fur die Regulation der Bindungfahigkeit Affinitat des Blutfarbstoffs Hamoglobin fur das Atemgas Sauerstoff Die Bisphosphoglyceratmutase kommt dementsprechend vor allem in den Erythrozyten roten Blutkorperchen und in erythropoetischem Gewebe von Saugetieren vor Weitere Aktivitaten wurden daruber hinaus unter anderem in Plazentagewebe 7 und in deutlich geringerem Ausmass in der Leber gefunden 8 Entdeckungsgeschichte BearbeitenDie Reaktionen zur Bildung und Spaltung von 2 3 Bisphosphoglycerat wurden vom osterreichisch amerikanisch deutschen Biochemiker Samuel Mitja Rapoport und seiner technischen Assistentin Janet Luebering in den 1940er Jahren in den Vereinigten Staaten entdeckt und Anfang der 1950er Jahre in mehreren Publikationen beschrieben 9 10 In den 1960er und 1970er Jahren wurden die Eigenschaften 11 des Enzyms Bisphosphoglyceratmutase und dessen trifunktionale Aktivitat 4 naher charakterisiert Die Aminosauresequenz der humanen BPGM wurde 1983 aufgeklart 12 die Nukleotidsequenz des entsprechenden Gens funf Jahre spater 8 Im Jahr 2004 wurde die Kristallstruktur des Enzymmolekuls veroffentlicht 2 Einzelnachweise Bearbeiten T Fujita et al Human Erythrocyte Bisphosphoglycerate Mutase Inactivation by Glycation In Vivo and In Vitro In Journal of Biochemistry 124 6 1998 Japanese Biochemical Society S 1237 1244 a b Y Wang et al Crystal Structure of Human Bisphosphoglycerate Mutase In Journal of Biological Chemistry 279 2004 The American Society for Biochemistry and Molecular Biology S 39132 39138 P Ravel C T Craescu N Arous J Rosa M C Gare Critical Role of Human Bisphosphoglycerate Mutase Cys22 in the Phosphatase Activator binding 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15785 15790 S Rapoport J Luebering The formation of 2 3 diphosphoglycerate in rabbit erythrocytes The existence of a diphosphoglycerate mutase In Journal of Biological Chemistry 183 1950 S 507 516 S Rapoport J Luebering Glycerate 2 3 diphosphatase In Journal of Biological Chemistry 189 1951 S 683 694 Z B Rose The Purification and Properties of Diphosphoglycerate Mutase from Human Erythrocytes In Journal of Biological Chemistry 243 18 1968 The American Society for Biochemistry and Molecular Biology S 4810 4820 N W Haggarty B Dunbar L A Fothergill The complete amino acid sequence of human erythrocyte diphosphoglycerate mutase In EMBO Journal 2 7 1983 Oxford University Press S 1213 1220 Weblinks BearbeitenUniProt Bisphosphoglycerate mutase Homo sapiens Human UniProt Informationen zur Bisphosphoglyceratmutase englisch Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Bisphosphoglyceratmutase amp oldid 211772410