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Domaine protéique
Pfam	PF00365
Clan Pfam	CL0240
InterPro	IPR000023
PROSITE	PDOC00336
SCOP	5pfk
SUPERFAMILY	5pfk

Données clés
N° EC	EC 2.7.1.11
N° CAS	9001-80-3
Cofacteur(s)	Mg2+
IUBMB	Entrée IUBMB
IntEnz	Vue IntEnz
BRENDA	Entrée BRENDA
KEGG	Entrée KEGG
MetaCyc	Voie métabolique
PRIAM	Profil
PDB	RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum
GO	AmiGO / EGO

	Phosphofructokinase hépatique
	; Tétramère de phosphofructokinase de Geobacillus stearothermophilus (PDB 1MTO)
Caractéristiques générales
Nom approuvé	Phosphofructokinase, Liver Type
Symbole	PFKL
N° EC	2.7.1.11
Homo sapiens
Locus	21q22.3
Masse moléculaire	85 018 Da
Nombre de résidus	780 acides aminés
	Liens accessibles depuis GeneCards et HUGO.
Entrez	5211
HUGO	8876
OMIM	171860
UniProt	P17858
RefSeq (ARNm)	NM_001002021.2, NM_002626.5
RefSeq (protéine)	NP_001002021.2, NP_002617.3.
Ensembl	ENSG00000141959
	GENATLAS • GeneTests • GoPubmed • HCOP • H-InvDB • Treefam • Vega
	Phosphofructokinase musculaire
Caractéristiques générales
Nom approuvé	Phosphofructokinase, Muscle
Symbole	PFKM
N° EC	2.7.1.11
Homo sapiens
Locus	12q13.11
Masse moléculaire	85 183 Da
Nombre de résidus	780 acides aminés
	Liens accessibles depuis GeneCards et HUGO.
Entrez	5213
HUGO	8877
OMIM	610681
UniProt	P08237
RefSeq (ARNm)	NM_000289.5, NM_001166686.1, NM_001166687.1, NM_001166688.1
RefSeq (protéine)	NP_000280.1, NP_001160158.1, NP_001160159.1, NP_001160160.1
Ensembl	ENSG00000152556
PDB	4OMT
	GENATLAS • GeneTests • GoPubmed • HCOP • H-InvDB • Treefam • Vega
	Phosphofructokinase plaquettaire
Caractéristiques générales
Nom approuvé	Phosphofructokinase, Platelet
Symbole	PFKP
N° EC	2.7.1.11
Homo sapiens
Locus	10p15.2
Masse moléculaire	85 596 Da
Nombre de résidus	784 acides aminés
	Liens accessibles depuis GeneCards et HUGO.
Entrez	5214
HUGO	8878
OMIM	171840
UniProt	Q01813
RefSeq (ARNm)	NM_001242339.1, NM_002627.4
RefSeq (protéine)	NP_001229268.1, NP_002618.1
Ensembl	ENSG00000067057
PDB	4RH3, 4U1R, 4WL0, 4XYJ, 4XYK, 4XZ2
	GENATLAS • GeneTests • GoPubmed • HCOP • H-InvDB • Treefam • Vega

La phosphofructokinase-1 (PFK-1) est une phosphotransférase qui catalyse la réaction :

	+ ATP → ADP +
β-D-Fructose-6-phosphate		β-D-Fructose-1,6-bisphosphate

Cette enzyme intervient à la 3^e étape de la glycolyse pour catalyser la conversion du β-D-fructose-6-phosphate en β-D-fructose-1,6-bisphosphate par phosphorylation à partir d'une molécule d'ATP, hydrolysée en ADP + Pi. Cette consommation d'énergie rend cette étape irréversible, et constitue un point de régulation majeur de la vitesse de la glycolyse. Un cation de Mg²⁺ intervient comme cofacteur dans cette réaction.

Il existe, essentiellement chez des organismes autres que les animaux, des enzymes différentes capables de phosphoryler le fructose-6-phosphate à partir de pyrophosphate inorganique au lieu d'ATP. C'est le cas de la diphosphate fructose-6-phosphate 1-phosphotransférase (PFP), qu'on trouve chez de nombreuses plantes, certaines bactéries, des archées et des protistes. De rares archées possèdent une variante de la phosphofructokinase utilisant, cette fois, de l'ADP et non de l'ATP.

Régulation

La phosphofructokinase-1 est un important point de régulation de la vitesse de la glycolyse chez les mammifères. Cette étape est sujette à une importante régulation non seulement parce qu'elle est fortement exergonique dans les conditions physiologiques, mais surtout parce que la phosphorylation du fructose 6-phosphate en fructose 1,6-bisphosphate dans laquelle intervient principalement la phosphofructokinase-1 est la première réaction irréversible spécifique à la glycolyse^[2]. Ceci permet de contrôler à ce niveau la quantité d'oses — glucose, galactose, fructose — dégradés de cette façon. Avant l'action de la PFK-1, le glucose-6-phosphate conserve la possibilité d'être métabolisé par la voie des pentoses phosphates ou d'être converti en glucose-1-phosphate par la phosphoglucomutase pour entrer dans le processus de glycogénogenèse.

La régulation fine de la PFK-1 permet précisément d'éviter que la glycogénogenèse et la glycolyse soient activées en même temps. Il existe cependant des interconversions entre le fructose-6-phosphate et le fructose-1,6-bisphosphate. La fructose-1,6-bisphosphatase (FBPase) catalyse l'hydrolyse du fructose-1,6-bisphosphate en fructose-6-phosphate, c'est-à-dire pratiquement la réaction inverse de celle catalysée par la PFK-1. La FBPase reste faiblement active pendant la glycolyse tandis que la PFK-1 reste faiblement active pendant la glycogénogenèse, ce qui donne lieu à des interconversions cycliques de faible intensité entre le fructose-6-phosphate et le fructose-1,6-bisphosphate. Ce cycle permet d'amplifier les signaux métaboliques et de produire de la chaleur par hydrolyse nette d'une molécule d'ATP à chaque tour du cycle.

Inhibition

La PFK-1 est inhibée allostériquement par des taux élevés d'ATP, mais l'AMP lève l'action inhibitrice de l'ATP. De cette façon, l'activité de l'enzyme croît avec le ratio [AMP]/[ATP], ce qui permet de stimuler la glycolyse lorsque la charge énergétique de la cellule diminue. La PFK-A possède en fait deux sites de liaison à l'ATP, qui peut agir aussi bien comme substrat que comme inhibiteur allostérique.

Un pH faible augmente l'effet inhibiteur de l'ATP. Le pH décroît lorsque le muscle fonctionne de manière anaérobie en produisant du lactate — bien que le lactate ne soit pas directement la cause de cette acidification^[3]. Cette inhibition supplémentaire a pour effet de protéger le muscle des conséquences d'une acidification excessive.

Le glucagon possède un effet inhibiteur indirect en activant la protéine kinase A, laquelle inhibe l'activité kinase d'une autre enzyme, la phosphofructokinase-2 (PFK-2) ; or la PFK-2 convertit le fructose-6-phosphate en fructose-2,6-bisphosphate, qui est un activateur puissant de la PFK-1 : le glucagon a ainsi pour effet de supprimer l'effet activateur indirect du fructose-6-phosphate par l'intermédiaire du fructose-2,6-bisphosphate^[2].

Enfin, la PFK-1 est inhibée par le phosphoénolpyruvate et le citrate. Le premier est un produit de la glycolyse tandis que le second est un indicateur d'activité du cycle de Krebs.

Activation

L'AMP est un activateur allostérique de la phosphofructokinase-1, mais l'activateur le plus puissant reste le fructose-2,6-bisphosphate, qui dérive également du fructose-6-phosphate sous l'action de la phosphofructokinase-2, de sorte que le taux de fructose-2,6-bisphosphate croît avec celui de fructose-6-phosphate. La liaison du fructose-2,6-bisphosphate à l'enzyme accroît l'affinité de cette dernière pour le fructose-6-phosphate et réduit l'effet inhibiteur de l'ATP, ce qui accélère la glycolyse lorsque le glucose est abondant.

La sérotonine active la PFK-1 dans la mesure où elle se lie à un récepteur sérotoninergique qui a pour effet de phosphoryler un résidu de tyrosine de l'enzyme ; cette phosphorylation redistribue l'enzyme dans les cellules de muscle squelettique, ce qui fait que la sérotonine a également une action sur la glycolyse^[4].

Notes et références

↑ ^{a b c d e et f} Les valeurs de la masse et du nombre de résidus indiquées ici sont celles du précurseur protéique issu de la traduction du gène, avant modifications post-traductionnelles, et peuvent différer significativement des valeurs correspondantes pour la protéine fonctionnelle.
↑ ^{a et b} J.M. Berg, J.L. Tymoczko et L. Stryer, Biochemistry, W. H. Freeman and Company, 2002 (lire en ligne), Section 16.2The Glycolytic Pathway Is Tightly Controlled
↑ (en) Michael I. Lindinger, John M. Kowalchuk et George J. F. Heigenhauser, « Applying physicochemical principles to skeletal muscle acid-base status », American Journal of Physiology, vol. 289, n^o 3,‎ septembre 2005, R891-R894 (PMID 16105823, DOI 10.1152/ajpregu.00225.2005, lire en ligne)
↑ (en) Wagner Santos Coelho et Mauro Sola-Penna, « Serotonin regulates 6-phosphofructo-1-kinase activity in a PLC–PKC–CaMK II- and Janus kinase-dependent signaling pathway », Molecular and Cellular Biochemistry, vol. 372, n^o 1,‎ janvier 2013, p. 211-220 (PMID 23010892, DOI 10.1007/s11010-012-1462-0, lire en ligne)