Hexokinase I
Hexokinase I humaine (PDB 1HKC[1])
Caractéristiques générales
Nom approuvé	Hexokinase 1
Symbole	HK1
N° EC	2.7.1.1
Classification
Pfam	PF00349
Clan Pfam	CL0108
InterPro	IPR022672
PROSITE	PDOC00370
SCOP	1cza
SUPERFAMILY	1cza
Homo sapiens
Locus	10q22.1
Masse moléculaire	102 486 Da[2]
Nombre de résidus	917 acides aminés[2]
Liens accessibles depuis GeneCards et HUGO.
Entrez 3098 HUGO 4922 OMIM 142600 UniProt P19367 RefSeq (ARNm) NM_000188.2, NM_001322364.1, NM_033496.2, NM_033497.2, NM_033498.2, NM_033500.2 RefSeq (protéine) NP_000179.2, NP_001309293.1, NP_277031.1, NP_277032.1, NP_277033.1, NP_277035.2 Ensembl ENSG00000156515 PDB 1CZA, 1DGK, 1HKB, 1HKC, 1QHA, 4F9O, 4FOE, 4FOI, 4FPA, 4FPB GENATLAS • GeneTests • GoPubmed • HCOP • H-InvDB • Treefam • Vega
Hexokinase II
Caractéristiques générales
Nom approuvé	Hexokinase 2
Symbole	HK2
N° EC	2.7.1.1
Classification
Pfam	PF03727
Clan Pfam	CL0108
InterPro	IPR022673
PROSITE	PDOC00370
SCOP	1cza
SUPERFAMILY	1cza
Homo sapiens
Locus	2p12
Masse moléculaire	102 380 Da[2]
Nombre de résidus	917 acides aminés[2]
Liens accessibles depuis GeneCards et HUGO.
Entrez 3099 HUGO 4923 OMIM 601125 UniProt P52789 RefSeq (ARNm) NM_000189.4 RefSeq (protéine) NP_000180.2 Ensembl ENSG00000159399 PDB 2NZT GENATLAS • GeneTests • GoPubmed • HCOP • H-InvDB • Treefam • Vega
Hexokinase III
Caractéristiques générales
Nom approuvé	Hexokinase 3
Symbole	HK3
N° EC	2.7.1.1
Homo sapiens
Locus	5q35.2
Masse moléculaire	99 025 Da[2]
Nombre de résidus	923 acides aminés[2]
Liens accessibles depuis GeneCards et HUGO.
Entrez 3101 HUGO 4925 OMIM 142570 UniProt P52790 RefSeq (ARNm) NM_002115.2 RefSeq (protéine) NP_002106.2 Ensembl ENSG00000160883 PDB 3HM8 GENATLAS • GeneTests • GoPubmed • HCOP • H-InvDB • Treefam • Vega

Une hexokinase est une phosphotransférase qui catalyse la réaction :

ATP + D-hexose  ${\displaystyle \rightleftharpoons }$  ADP + D-hexose-6-phosphate.

Cette enzyme cytosolique intervient notamment à la première étape de la glycolyse pour convertir le glucose en glucose-6-phosphate. Le glucose est son principal substrat dans le métabolisme cellulaire normal.

	+ ATP  →  ADP + H+ +
Glucose		Glucose-6-phosphate

Un cation de magnésium Mg²⁺ est nécessaire à cette réaction comme cofacteur. Le glucose est le substrat principal de cette enzyme, qui peut cependant phosphoryler tous les hexoses. Ceci permet de dégrader ces hexoses dans tous les tissus où l'hexokinase est présente en les convertissant en fructose-6-phosphate par épimérisation ou isomérisation (comme pour le galactose).

L'hexokinase ne doit pas être confondue avec la glucokinase, qui en est une isoforme spécifique agissant uniquement sur le glucose.

Liste ordonnée et exhaustive des acides aminés qui constituent l'hexokinase I :

MIAAQLLAYYFTELKDDQVKKIDKYLYAMRLSDETLIDIMTRFRKEMKNGLSRDFNPTATVKMLPTFVRS
IPDGSEKGDFIALDLGGSSFRILRVQVNHEKNQNVHMESEVYDTPENIVHGSGSQLFDHVAECLGDFMEK
RKIKDKKLPVGFTFSFPCQQSKIDEAILITWTKRFKASGVEGADVVKLLNKAIKKRGDYDANIVAVVNDT
VGTMMTCGYDDQHCEVGLIIGTGTNACYMEELRHIDLVEGDEGRMCINTEWGAFGDDGSLEDIRTEFDRE
IDRGSLNPGKQLFEKMVSGMYLGELVRLILVKMAKEGLLFEGRITPELLTRGKFNTSDVSAIEKNKEGLH
NAKEILTRLGVEPSDDDCVSVQHVCTIVSFRSANLVAATLGAILNRLRDNKGTPRLRTTVGVDGSLYKTH
PQYSRRFHKTLRRLVPDSDVRFLLSESGSGKGAAMVTAVAYRLAEQHRQIEETLAHFHLTKDMLLEVKKR
MRAEMELGLRKQTHNNAVVKMLPSFVRRTPDGTENGDFLALDLGGTNFRVLLVKIRSGKKRTVEMHNKIY
AIPIEIMQGTGEELFDHIVSCISDFLDYMGIKGPRMPLGFTFSFPCQQTSLDAGILITWTKGFKATDCVG
HDVVTLLRDAIKRREEFDLDVVAVVNDTVGTMMTCAYEEPTCEVGLIVGTGSNACYMEEMKNVEMVEGDQ
GQMCINMEWGAFGDNGCLDDIRTHYDRLVDEYSLNAGKQRYEKMISGMYLGEIVRNILIDFTKKGFLFRG
QISETLKTRGIFETKFLSQIESDRLALLQVRAILQQLGLNSTCDDSILVKTVCGVVSRRAAQLCGAGMAA
VVDKIRENRGLDRLNVTVGVDGTLYKLHPHFSRIMHQTVKELSPKCNVSFLLSEDGSGKGAALITAVGVR
LRTEASS.[3]

Liste ordonnée et exhaustive des acides aminés qui constituent l'hexokinase II :

MIASHLLAYFFTELNHDQVQKVDQYLYHMRLSDETLLEISKRFRKEMEKGLGATTHPTAAVKMLPTFVRS
TPDGTEHGEFLALDLGGTNFRVLWVKVTDNGLQKVEMENQIYAIPEDIMRGSGTQLFDHIAECLANFMDK
LQIKDKKLPLGFTFSFPCHQTKLDESFLVSWTKGFKSSGVEGRDVVALIRKAIQRRGDFDIDIVAVVNDT
VGTMMTCGYDDHNCEIGLIVGTGSNACYMEEMRHIDMVEGDEGRMCINMEWGAFGDDGSLNDIRTEFDQE
IDMGSLNPGKQLFEKMISGMYMGELVRLILVKMAKEELLFGGKLSPELLNTGRFETKDISDIEGEKDGIR
KAREVLMRLGLDPTQEDCVATHRICQIVSTRSASLCAATLAAVLQRIKENKGEERLRSTIGVDGSVYKKH
PHFAKRLHKTVRRLVPGCDVRFLRSEDGSGKGAAMVTAVAYRLADQHRARQKTLEHLQLSHDQLLEVKRR
MKVEMERGLSKETHASAPVKMLPTYVCATPDGTEKGDFLALDLGGTNFRVLLVRVRNGKWGGVEMHNKIY
AIPQEVMHGTGDELFDHIVQCIADFLEYMGMKGVSLPLGFTFSFPCQQNSLDESILLKWTKGFKASGCEG
EDVVTLLKEAIHRREEFDLDVVAVVNDTVGTMMTCGFEDPHCEVGLIVGTGSNACYMEEMRNVELVEGEE
GRMCVNMEWGAFGDNGCLDDFRTEFDVAVDELSLNPGKQRFEKMISGMYLGEIVRNILIDFTKRGLLFRG
RISERLKTRGIFETKFLSQIESDCLALLQVRAILQHLGLESTCDDSIIVKEVCTVVARRAAQLCGAGMAA
VVDRIRENRGLDALKVTVGVDGTLYKLHPHFAKVMHETVKDLAPKCDVSFLQSEDGSGKGAALITAVACR
IREAGQR.[4]

La réaction de phosphorylation des hexoses est couplée à l'hydrolyse d'une molécule d'ATP. En effet, cette phosphorylation est endergonique dans les conditions cellulaires, donc thermodynamiquement défavorable ; le couplage avec la déphosphorylation de l'ATP (réaction fortement exergonique) permet une réaction-bilan qui est globalement exergonique, et qui devient donc thermodynamiquement favorable :

(1) Hexose + Pi → hexose 6-phosphate : réaction endergonique (thermodynamiquement défavorable) avec ΔrG°’ = 13,8 kJ·mol^-1 ;

(2) ATP → ADP + Pi : réaction exergonique (thermodynamiquement favorable) avec ΔrG°’ = −30,5 kJ·mol^-1 ;

(1+2) Hexose + ATP → hexose-6-phosphate + ADP : réaction globale exergonique, avec ΔrG°’ = 13,8 – 30,5 = −16,7 kJ·mol^-1.

L'hexokinase présente les caractéristiques suivantes :

• Grande affinité pour le glucose, qui se traduit par une constante de Michaelis très basse (K_M = 0,1 mM)
• Vitesse maximum V_max relativement faible
• Inhibition en présence de concentrations élevées de glucose-6-phosphate (rétroinhibition)

L'hexokinase est ainsi adaptée aux besoins des tissus périphériques : optimiser l'absorption du glucose plasmatique pour l'utiliser comme substrat énergétique via la glycolyse, à la différence du foie dont la glucokinase présente une affinité sensiblement moindre et n'est pas inhibée par le glucose-6-phosphate mais par le fructose-6-phosphate.

Les mammifères possèdent quatre isoenzymes d'hexokinase dont la distribution intracellulaire et la cinétique varient en fonction des substrats et des conditions physiologiques^[5],[6]. Ces quatre isoenzymes sont désignées comme hexokinases I, II, III et IV ou comme hexokinases A, B, C et D selon les auteurs.

Les hexokinases I, II et III portent le n^o EC 2.7.1.1. Elles sont dites « isoenzymes à faible K_M » car elles ont une affinité élevée pour le glucose, d'où une constante de Michaelis inférieure à 1 mM. Elles sont toutes les trois fortement inhibées par le produit de leur réaction, c'est-à-dire le glucose-6-phosphate^[7]. Leur masse moléculaire est voisine de 100 kDa. Elles sont formées de deux sous-unités très semblables de 50 kDa chacune, mais l'hexokinase II est la seule à posséder des sites actifs sur ces deux sous-unités. La cinétique des hexokinases I et II suit l'équation de Michaelis-Menten aux concentrations de substrat physiologiques.

• L'hexokinase I, ou hexokinase A, est ubiquitaire, c'est-à-dire présente dans tous les tissus des mammifères et est considérée comme une enzyme de maintenance qui n'est pas affectée par la plupart des changements physiologiques, hormonaux et métaboliques.

• L'hexokinase II, ou hexokinase B, représente la principale isoforme régulée d'hexokinase d'un grand nombre de cellules et son expression est accrue dans de nombreux cancers^[8]. C'est l'hexokinase du muscle et du cerveau. On la trouve également dans les mitochondries, ce qui lui permet d'accéder directement à l'ATP.

• L'hexokinase III, ou hexokinase C, est inhibée par son substrat, le glucose, aux concentrations physiologiques. On sait peu de choses au sujet du mode de régulation de cette isoforme.

L'hexokinase IV des mammifères, ou glucokinase, est différente des trois autres aussi bien du point de vue de sa cinétique que de sa fonction et porte le n^o EC 2.7.1.2. Sa constante de Michaelis pour le glucose est cent fois plus élevée que celle des hexokinases I, II et III, de sorte qu'elle n'est active sur son substrat que lorsque celui-ci est suffisamment concentré. Elle n'est constituée que d'une seule sous-unité dont la masse moléculaire est voisine de 50 kDa. Elle présente une régulation coopérative avec le glucose et n'est pas inhibée allostériquement par le glucose-6-phosphate.

On la trouve dans le foie, le pancréas, l'hypothalamus, l'intestin grêle et peut-être également dans certaines cellules neuroendocrines (en). Elle joue un rôle régulateur important dans le métabolisme des glucides^[9]. Elle contrôle la libération de l'insuline dans les cellules β des îlots de Langerhans et la libération du glucagon dans les cellules α^[10]. Dans les hépatocytes du foie, elle agit en ajustant la glycogénogenèse pour n'amorcer cette voie métabolique que lorsque le taux de glucose est suffisant pour nécessiter son stockage.

• glycolyse
• glucokinase

• Ressource relative à la santé :
  • Medical Subject Headings
• Notices dans des dictionnaires ou encyclopédies généralistes :

  • Britannica
  • Nationalencyklopedin
• la glycolyse et sa régulation (en)
• ENZYME entry 2.7.1.1 (en)
• la régulation de la glycolyse

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