Principalele enzime, care controleaza metabolismul glicogenului - glicogen sintazei și glicogen fosforilază - reglementata alosteric si modificarea covalentă prin fosforilare și defosforilare enzimei.
1. În ficat, fosforilaza este în formă activă și inactivă. Fosforilaza activă (fosforilaza a) este un tetramer fosforilat. Sub acțiunea unei fosfatazei și fosforilaza specifică devine inactivă fosforilaza b (dimer) prin scindarea hidrolitică a fosfatului dintr-un rest de serină. Tranziția fosforilazei inactive b la fosforilaza a apare prin fosforilarea fosforilazei kinazei.
Raportul dintre starea T inactivă a fosforilazei b și starea activă R a fosforilazei a este determinat de sarcina energetică a celulei musculare. Glucoza-6-fosfat și ATP stabilizează starea T inactivă a enzimei (fosforilaza b). Fosforilaza a este întotdeauna activă, indiferent de concentrațiile de AMP, ATP și glucoz-6-fosfat. În repaus, fosforilaza b predomină. și în cursul operației, AMP transformă enzima în forma activă a.
2. Kinaza fosforilaza există în două forme - active - fosforilate și inactive - defosforilate. Trecerea formei active în faza inactivă are loc când se scindează acidul fosforic. Activarea fosforilazei kinazei are loc cu participarea unei enzime de protein kinază.
3. Glicogen sintaza poate fi în starea fosforilată și ne-fosforilată. Defosforilat formă activă a enzimei - și glicogen, care este transformată în metabolitul inactiv glicogen sintaza b (dependentă de concentrația de glucoză-6-fosfat) prin fosforilarea grupărilor hidroxil ale serinei sub acțiunea protein kinaze. Transformarea glicogenului sintazei b în forma activă a apare sub acțiunea fosfatazei proteice prin scindarea grupărilor fosfat din resturile serice.
4. Protein kinaza constă din 4 subunități (tetramer) - 2 reglatoare (R) și 2 catalitice (C). În complexul R2 C2, enzima este inactivă și activată de AMP ciclic (cAMP). 2 molecule cAMP sunt atașate la fiecare subunitate de reglare a protein kinazei, care determină disocierea sa cu eliberarea subunităților catalitice.
R2 C2 + 4 cAMP → 2C + 2 (R-2 cAMP)
Proteina kinază activă transferă resturile de acid fosforic din ATP la proteine specifice (enzime), ceea ce duce la o schimbare a activității lor.
5. Formarea cAMP (3'5'-AMP) derivă din ATP prin enzima adenilat ciclază. care este localizat pe suprafața interioară a membranei și este conectat la receptor pentru hormoni din exteriorul membranei.
6. Enzima fosfodiesterază distruge cAMP rupând inelul pentru a forma AMP.
La repaus sau în situații stresante, nevoia de glucoză crește.
1. În mușchi sub influența adrenalinei. și în ficat - glucagon și adenilat ciclaza epinefrina este activat, ceea ce duce la formarea de cAMP, care prin legarea de proteină R subunitatea, activează. Proteina kinaza fosforilează kinaza fosforilaza b și o convertește în forma activă (kinaza fosforilaza a). Kinaza fosforilază a fosforilază fosforilaza b și o transformă în fosforilază a. care activează defalcarea glicogenului. Insulina inhibă adenilat ciclaza și activează fosfodiesteraza, care reduce concentrația de cAMP. Proteina kinaza, fosforilaza kinaza și fosforilaza rămân inactive, ceea ce inhibă descompunerea glicogenului. Astfel, apare o cascadă de reacții enzimatice, ceea ce creează un grad ridicat de amplificare. În decăderea glicogenului - 3 etape enzimatice de control, în sinteză - 2.
2. În mușchi, fosforilaza b poate fi activată alosteric prin acțiunea AMP, rămânând în același timp defosforilată. ATP acționează ca un efector alosteric negativ.
3. În mușchii imediat după contracția musculară, glicogenoliza crește cu câteva sute de ori. Procesul implică activarea rapidă a fosforilazei prin intermediul ionilor de calciu. Ca ionii de ioni activați fosforilaza kinaza prin legarea la subunitatea kinazei fosforilazei b. identic cu proteina-calmodulină care leagă Ca2 +.
4. Glicogen sintaza b poate fi activată alosteric prin acțiunea glucozei-6-fosfatului. Insulina stimulează sinteza glicogenului în mușchi, promovând defosforilarea și activarea glicogenului sintazei.
Fig. 4. Reglementarea sintezei și descompunerii glicogenului
Reglarea descompunerii glicogenului este cascadată.