L’hexokinase est en fait un terme plus large pour désigner une classe d’enzymes qui phosphorylent les sucres à six carbones (glucose, fructose, galactose, etc.), tandis que la glucokinase est un type spécifique d’hexokinase (une isoforme) qui a une affinité plus faible pour les substrats.
Se maintenir en vie peut sembler plutôt sans effort par moments, en particulier lorsque vous vous sentez en bonne santé, heureux et peut-être perché sur une plage tropicale quelque part. Cependant, rester en vie nécessite une dépense constante d’énergie par les cellules de votre corps. De l’échelle macroscopique de la flexion de vos muscles pour marcher, danser, cligner des yeux et avaler au niveau microscopique de la création de neurotransmetteurs et de la réplication du matériel génétique, la production et l’utilisation de l’énergie est un processus perpétuel appelé métabolisme cellulaire.
Qu’est-ce que le métabolisme cellulaire ? »
Comme vous le savez probablement, la principale source de cette énergie provient de la nourriture que nous mangeons, et de la décomposition subséquente de cette nourriture en énergie utilisable. Ce processus métabolique de décomposition des molécules alimentaires (glucose, dans ce cas) est une forme de métabolisme cellulaire, une voie catabolique critique à partir de laquelle ces cellules peuvent tirer de l’énergie (sous forme d’ATP, adénosine triphosphate).
Le métabolisme aérobie (qui se produit en présence d’oxygène) comprend trois étapes – la glycolyse, le cycle de Krebs et la chaîne de transport des électrons.
Qu’est-ce que la glycolyse
La première des trois étapes de ce processus, la glycolyse, ne produit pas une grande quantité d’ATP (seulement 2), par rapport à la chaîne de transport des électrons, mais elle conduit à des produits clés (2 pyruvate) qui sont utilisés pour la génération ultérieure d’ATP dans la voie métabolique plus large. La glycolyse a lieu dans le cytoplasme, tandis que les autres étapes du métabolisme cellulaire se déroulent dans les mitochondries.
Pour commencer la transformation du glucose, comme pour de nombreuses autres réactions chimiques, une enzyme est nécessaire. Dans le cas de la phosphorylation du glucose en glucose-6-phosphate, selon un certain nombre de variables, l’hexokinase ou la glucokinase catalysera la réaction.
(Crédit photo : YassineMrabet/Wikimedia Commons)
Hexokinase vs. Glucokinase
Bien que le titre de cette sous-section puisse suggérer que ces deux travaillent en opposition l’une à l’autre, elles sont en fait très similaires et remplissent fondamentalement la même fonction. L’hexokinase est en fait un terme plus large pour une classe d’enzymes qui phosphoryle les sucres à six carbones (glucose, fructose, galactose, etc.), tandis que la glucokinase est un type spécifique d’hexokinase (une isoforme) qui a une affinité plus faible pour les substrats et travaille exclusivement avec le glucose, plutôt qu’avec les autres sucres à 6 carbones.
Ces deux enzymes peuvent remplir la même fonction – catalyser la première réaction de la glycolyse – mais elles sont utilisées dans des circonstances spécifiques.
Hexokinase
Cette enzyme est active lorsque la quantité de glucose disponible est relativement stable ou faible, et peut être trouvée dans tous les tissus du corps où le métabolisme cellulaire se produit, à l’exception du foie et des cellules bêta pancréatiques. En d’autres termes, l’hexokinase est le principal catalyseur du métabolisme cellulaire à l’échelle de l’organisme.
L’affinité de l’hexokinase pour le glucose est également assez élevée ; ce qui signifie que même lorsque l’approvisionnement en glucose est faible, la réaction enzymatique peut se produire, et le glucose peut être converti en glucose-6-phosphate, et 2 molécules d’ATP peuvent être produites. La vitesse de réaction maximale (Vmax) de l’hexokinase est également assez faible, ce qui signifie qu’elle n’est pas idéale pour la génération rapide d’énergie à partir du glucose.
Comme pour toute réaction enzymatique, il existe un mécanisme de contrôle pour l’hexokinase, une boucle de rétroaction allostérique avec le propre produit de la réaction, le glucose-6-phosphate. Cela signifie qu’une fois qu’une quantité suffisante de glucose a été convertie en glucose-6-phosphate, ce même produit inhibera l’enzyme de s’engager/réagir avec des molécules de substrat supplémentaires (glucose).
Glucokinase
Comme mentionné ci-dessus, la glucokinase est une isoforme de l’hexokinase, et a des conditions d’activation différentes de cette dernière. Contrairement à l’hexokinase, qui est présente dans tous les tissus, la glucokinase n’est présente que dans le foie et les cellules bêta du pancréas, et s’apparente à un mécanisme de contrôle fonctionnel dans l’organisme.
L’affinité de la glucokinase envers le glucose est faible, ce qui signifie qu’elle n’est activée que lorsque le glucose est disponible en abondance pour une cellule. S’il n’y a qu’une quantité limitée de glucose, comme pendant une période de jeûne ou de repos, alors l’hexokinase peut gérer la charge enzymatique. La vitesse de réaction maximale (Vmax) de la glucokinase est assez élevée, ce qui entraîne une conversion rapide du glucose en énergie utilisable. La glucokinase entre en jeu après un repas copieux, ou un afflux de glucides, ce qui est lié au mécanisme de contrôle de cette enzyme particulière.
L’hexokinase est régulée allostériquement par l’un de ses produits (glucose-6-phosphate), alors que la glucokinase est contrôlée hormonalement par l’insuline. En fait, la glucokinase est principalement contrôlée ou induite par l’insuline. Lorsque le taux d’insuline augmente dans l’organisme, la transcription et l’activité de la glucokinase augmentent toutes deux dans l’heure qui suit. D’autres hormones et voies peuvent affecter la glucokinase, y compris les glucocorticoïdes et la triiodothyronine, mais le vaste éventail d’autres voies métaboliques de l’activité de la glucokinase dépasse le cadre de cet article.
En raison du rôle critique de l’insuline dans la régulation de la glucokinase dans le foie et le pancréas, le diabète sucré peut avoir un impact sérieux sur l’efficacité de la glucokinase, et donc la génération d’énergie lorsque les niveaux de glucose sont élevés.
Un dernier mot
L’hexokinase et la glucokinase sont toutes deux des enzymes importantes dans le processus de la glycolyse, qui est une étape essentielle dans la voie plus large du métabolisme cellulaire. Comme c’est le cas pour la plupart des réactions enzymatiques, ces deux enzymes fonctionnent de manière inconsciente, et notre corps contrôle leur activation sans aucune intervention de notre part. Aussi petites et insignifiantes que ces enzymes puissent paraître, leur travail constant en notre faveur est le premier pas vers chaque mouvement que nous faisons!