Pyruvate kinase

Pyruvate kinase

Pyruvate kinase de muscle de lapin complexée avec Mn²⁺, K⁺ et pyruvate, montrant les trois domaines en bleu, blanc et vert (PDB 1PKN[3])

Données clés

N° EC	EC 2.7.1.40
N° CAS	9001-59-6
Cofacteur(s)	Mg2+, K+

Activité enzymatique

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

Chez les mammifères, trois grands types de pyruvate kinases — isoenzymes — ont été mis en évidence, qui diffèrent par leur mode de régulation :

• la pyruvate kinase de type L (liver), présente dans le foie ; elle est inhibée allostériquement par l'ATP et l'alanine, et activée par le fructose-1,6-bisphosphate ; elle est régulée par phosphorylation-déphosphorylation, donc sous contrôle hormonal via la protéine kinase A sous l'effet de l'adrénaline et du glucagon, l'enzyme phosphorylée étant inactivée.
• la pyruvate kinase M (PKM1 et PKM2), présente dans les muscles, qui n'est pas régulée par phosphorylation-déphosphorylation,
• la pyruvate kinase A, présente dans les autres tissus, dont la régulation est intermédiaire et dépend des tissus.

La pyruvate kinase intervient également comme enzyme de commutation vers la néoglucogenèse, voie métabolique du foie permettant de produire du glucose à partir de pyruvate et d'autres substrats. Lorsque la pyruvate kinase est inhibée par phosphorylation, par exemple lors du jeûne sous l'effet du glucagon, cela empêche la conversion du phosphoénolpyruvate en pyruvate et favorise donc sa conversion en glucose via la néoglucogenèse.

Il existe chez certaines bactéries une enzyme assurant une fonction semblable, la pyruvate phosphate dikinase (PPDK), qui catalyse la réaction :

phosphoénolpyruvate + AMP + PP_i ${\displaystyle \rightleftharpoons }$ P_i + ATP + pyruvate.

Cette enzyme, qui, à la différence de la pyruvate kinase, catalyse une réaction réversible, est également présente chez des plantes[4] des eucaryotes anaérobies tels que Streblomastix (en), Giardia, Entamoeba et Trichomonas, qui ont sans doute acquis le gène correspondant par transfert horizontal de gènes en au moins deux occasions ; certains de ces organismes utilisent à la fois la pyruvate kinase et la pyruvate phosphate dikinase[5].

Une mutation génétique affectant cette enzyme peut provoquer un déficit en pyruvate kinase, maladie génétique qui affecte particulièrement le métabolisme des cellules dépourvues de mitochondries, dans lesquelles la glycolyse est indispensable pour produire de l'énergie en l'absence de cycle de Krebs. C'est notamment le cas des globules rouges, ce qui peu conduire à une anémie hémolytique.

Le mitapivat est un médicament, activateur de la pyruvate kinase des hématies[6] et donné en cas de déficit en cet enzyme. Il semble actif également dans d'autres types d'anémie[7], dont les thalassémies[8].