Defalcarea și sinteza glicogenului sunt reglementate reciproc - Biochimie - Bibliotecă NCBI

Bibliotecă NCBI. Un serviciu al Bibliotecii Naționale de Medicină, Institutele Naționale de Sănătate.

Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. Biochimie. Ediția a 5-a. New York: W H Freeman; 2002.

De acord cu editorul, această carte este accesibilă prin funcția de căutare, dar nu poate fi răsfoită.

Biochimie. Ediția a 5-a.

Revenim acum la reglarea metabolismului glicogenului cu o cunoaștere atât a degradării, cât și a sintezei. Defalcarea și sinteza glicogenului sunt reglate reciproc de o cascadă cAMP declanșată de hormoni care acționează prin protein kinaza A (Figura 21.18). În plus față de fosforilarea și activarea fosforilazei kinazei, protein kinaza A adaugă o grupare fosforil la glicogen sintază, ceea ce duce la o scădea în activitatea enzimatică. Acest important mecanism de control împiedică sintetizarea glicogenului în același timp în care este descompus. Cum se inversează activitatea enzimatică, astfel încât descompunerea glicogenului să se oprească și să înceapă sinteza glicogenului?

Figura 21.18

Controlul coordonat al metabolismului glicogenului. Metabolismul glicogenului este reglat, parțial, de cascade AMP ciclice declanșate de hormoni: (A) degradarea glicogenului; (B) sinteza glicogenului. Formele inactive sunt afișate în roșu, iar cele active în verde. Secvența de (mai mult.)

21.5.1. Proteina fosfataza 1 inversează efectele de reglementare ale kinazelor asupra metabolismului glicogenului

Modificările activității enzimatice produse de protein kinaze sunt inversate de fosfataze proteice. Hidroliza reziduurilor fosforilate de serină și treonină din proteine este catalizată de fosfatazele proteice. O enzimă, denumită proteina fosfataza 1, joacă roluri cheie în reglarea metabolismului glicogenului. PP1 inactivează fosforilaza kinază și fosforilaza A prin defosforilarea acestor enzime. PP1 scade rata de descompunere a glicogenului: inversează efectele cascadei de fosforilare. Mai mult, PP1 îndepărtează gruparea fosforil din glicogen sintază pentru a-l converti în mult mai activ A formă. Prin urmare, PP1 accelerează sinteza glicogenului. PP1 este încă un alt dispozitiv molecular pentru coordonarea stocării glucidelor.

Complexul complet al PP1 constă din trei componente: PP1 în sine, o subunitate catalitică de 37 kd; o subunitate RGl de 123 kd care conferă o afinitate mare pentru glicogen; și inhibitorul 1, o mică subunitate reglatoare care, atunci când este fosforilată, inhibă PP1. Importanța subunității RGl este că aduce PP1, care este activ numai atunci când este asociat cu molecule de glicogen, în proximitatea cu substraturile sale.

Cum este reglementată activitatea fosfatazei PP1 în sine? Luați în considerare cazul în care degradarea glicogenului este predominantă (Figura 21.19). În acest caz, PKA este activ. Două componente ale PP1 sunt ele însele substraturi pentru proteina kinază A. Fosforilarea componentei RGl de către protein kinaza A împiedică RGl să lege subunitatea catalitică a PP1. În consecință, activarea cascadei AMPc duce la inactivarea PP1 deoarece nu mai poate lega substraturile sale. Fosforilarea inhibitorului 1 de către protein kinaza A blochează cataliza de către PP1. Astfel, când degradarea glicogenului este activată de AMPc, fosforilarea însoțitoare a inhibitorului 1 menține fosforilaza în activ A forma și glicogen sintaza în inactiv formă. Fosforilarea indusă de epinefrină a subunității RGl și a inhibitorului 1 sunt dispozitive complementare pentru susținerea degradării glicogenului.

Figura 21.19

Reglarea proteinelor fosfatazei 1 (PP1). Fosforilarea RG1 de către protein kinaza A disociază subunitatea catalitică de particula glicogen și, prin urmare, substraturile PP1. Inhibarea este completă atunci când subunitatea inhibitorului (I) este fosforilată și (mai mult).

21.5.2. Insulina stimulează sinteza glicogenului prin activarea proteinei fosfatazei 1

Cum se stimulează sinteza glicogenului? După cum sa menționat anterior, prezența glucagonului semnifică starea de foame și inițiază descompunerea glicogenului în timp ce inhibă sinteza glicogenului. Când nivelul glicemiei este ridicat, insulina stimulează sinteza glicogenului prin declanșarea unei căi care activează proteina fosfatază 1 (Figura 21.20). Primul pas în acțiunea insulinei este legarea acesteia de un receptor tirozin kinază din membrana plasmatică. Multiplu fosforilări servesc din nou ca instigare pentru un val de reglementare de defosforilări. Legarea insulinei de receptorul său duce la activarea unui proteina kinază sensibilă la insulină care fosforilează subunitatea RGl a PP1 la un sit diferit din cea modificată de protein kinaza A. Această fosforilare duce la asocierea subunității RGl cu PP1 și molecula de glicogen. Defosforilarea consecventă a glicogen sintazei, fosforilazei kinazei și fosforilazei promovează sinteza glicogenului și blochează degradarea acestuia. Încă o dată vedem asta sinteza și descompunerea glicogenului sunt controlate coordonat.