Jak zjistit, z jakých kroků se skládá dráha, kterou nikdo nevidí? Prvním badatelům glykolýzy pomohly jedy. Do výtažku z kvasinek, který kvasil glukózu na ethanol, přidávali látky, které kvašení zastavily, a sledovali, co se nahromadí. Po každém jedu se nahromadila jiná látka, a tak se kousek po kousku skládalo pořadí kroků. Voetova učebnice tomu říká obecná technika výzkumu metabolismu, která se používá dodnes.
Jak hrát: klepnutím na látku ji změříš a porovnáš s neotrávenou kontrolou: 1× znamená beze změny. Změřit jde i rychlost kvašení podle oxidu uhličitého a čistý zisk ATP. Počet měření je omezený. Až budeš vědět, kde dráha vázne, vyber enzym a obviň ho.
Co se tu doopravdy děje
Když se jeden krok dráhy zastaví, látky před ním se hromadí a látky za ním ubývají, jako voda před zavřeným stavidlem. Z toho, kde se hromadění mění v nedostatek, se pozná, který enzym nepracuje. Takhle se kdysi poskládala glykolýza: od roku 1897, kdy Eduard Buchner ukázal, že výtažek z kvasinek zkvasí cukr i bez buněk, do třicátých let, kdy už byla známá celá dráha.
Jodacetát se naváže na cystein v aktivním místě glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenázy, a proto se před šestým krokem hromadí fruktóza-1,6-bisfosfát. Fluorid a fosfát vytvoří s hořčíkem v aktivním místě enolázy pevný komplex, který nepustí substrát dovnitř, a hromadí se 2- i 3-fosfoglycerát. Arseničnan nic nezablokuje: enzym šestého kroku ho připojí místo fosfátu, vzniklý acylarseničnan se sám rozpadne a dráha běží dál, jen bez zisku ATP. A 2-deoxyglukóze chybí na druhém uhlíku hydroxylová skupina. Hexokináza ji přesto fosforyluje, ale její 6-fosfát už fosfohexózaizomeráza nepřestaví, a tak se hromadí. Hexokináza přitom pracuje na falešné glukóze místo na pravé a v lidských nádorových buňkách ji 2-deoxyglukóza-6-fosfát navíc přímo brzdí. Na stejném principu stojí vyšetření PET, při kterém se v buňkách zachytí radioaktivní fluorodeoxyglukóza.
Ve hře je vzorkem jen výtažek z kvasinek a čísla ukazují hlavně směr změn. Víc o jednotlivých krocích glykolýzy je v kapitole První rameno schodiště.
Vidíš chybu, nebo ti tu něco nesedí? Napiš mi →
Kup mi kafeZdroje
- Voet D., Voet J. G. Biochemistry, 4. vyd. Wiley, 2011. Oddíl 17-1A: Buchnerův výtažek z kvasinek, inhibitory jako obecná technika výzkumu metabolismu, po jodacetátu se hromadí fruktóza-1,6-bisfosfát a po fluoridu 3- a 2-fosfoglycerát (s. 593–594); jodacetát a cystein v aktivním místě glyceraldehyd-3-fosfátdehydrogenázy (s. 607); fluorid a fosfát tvoří s hořčíkem v aktivním místě enolázy komplex, který brání vazbě substrátu, rovnováha 2- a 3-fosfoglycerátu (s. 612); úloha 4, arseničnan (s. 636).
- Nelson D. L., Cox M. M., Hoskins A. A. Lehninger Principles of Biochemistry, 8. vyd. W. H. Freeman, 2021. Kap. 6.1: počátky biochemie lze vystopovat k Buchnerovu pokusu z roku 1897. Kap. 14.1: Buchner 1897 a celá dráha ve třicátých letech. Kap. 14, úlohy 10 a 11 a jejich řešení: arseničnan místo fosfátu, acylarseničnan se sám rozpadne, a pokusy Hardena a Younga (úloha je řadí do roku 1906, práce o arseničnanu ale vyšla až v roce 1911). Rámeček 14-1: 2-deoxyglukóza mezi inhibitory hexokinázy, fluorodeoxyglukóza se hromadí jako 6-fosfát, PET. E-kniha nemá tištěná čísla stran, citujeme proto oddíly, úlohy a rámečky.
- Harden A., Young W. J. The alcoholic ferment of yeast-juice. Part VI. The influence of arsenates and arsenites on the fermentation of the sugars by yeast-juice. Proceedings of the Royal Society B, 1911. Posudek H. T. Browna z 24. ledna 1911 je v archivu Royal Society (RR/18/141).
- Pająk B. a kol. 2-Deoxy-D-Glucose and Its Analogs: From Diagnostic to Therapeutic Agents. International Journal of Molecular Sciences 21(1): 234, 2020. Oddíl 4.1: hexokináza 2-deoxyglukózu fosforyluje, fosfohexózaizomeráza její 6-fosfát dál nezpracuje, ten se hromadí a v nádorových buňkách brzdí hexokinázu. Pro kvasinky to přehled neuvádí.
- Hra je zjednodušený model: poměry meziproduktů, rychlost kvašení a čistý zisk ATP vůči kontrole jsou ilustrační a ukazují hlavně směr změn, drobný šum napodobuje měření.