Glykogenfosforyláza

Glykogenfosforyláza (někdy prostě „fosforyláza“^[1]) je enzym ze skupiny transferáz, který katalyzuje první krok rozkladu glykogenu. Název je odvozen od skutečnosti, že přenáší anorganickou fosfátovou skupinu na glukózové podjednotky glykogenu za vzniku glukóza-1-fosfátů. Tento enzym vyžaduje celou řadu pomocných kofaktorů a je dále pečlivě regulován, čímž se stává ústředním bodem metabolismu glykogenu (a vůbec sacharidů) v živočišné buňce.

Struktura

Glykogenfosforylázové helixy v R-stavu a T-stavu: k přechodu mezi těmito stavy dochází mimo jiné v závislosti na přítomnosti různých alosterických regulátorů

Glykogenfosforyláza je ve skutečnosti dimer dvou identických podjednotek (tedy homodimer), každá o velikosti 97 kDa (Mr 97 000), 842 aminokyselin.^[1] Přesná struktura se liší v rámci jednotlivých tkání a u člověka jsou tedy známy tři izoformy, v játrech, svalech a mozku.^[2] Bez ohledu na izoformu však glykogenfosforyláza prochází zásadními strukturními změnami po fosforylaci svého serinu na pozici 14. Enzym s fosfátem na této pozici se označuje jako fosforyláza a a je to za normálních okolností plně aktivní enzym schopný rozkladu glykogenu. Enzym defosforylovaný se označuje jako fosforyláza b.^[1]

Na molekulu glykogenfosforylázy se však váže celá řada dalších molekul: pro katalytickou aktivitu je zásadní hlavně pyridoxal-5-fosfát (vitamín B₆), inhibují ji ATP, glukóza-6-fosfát a glukóza a aktivuje ji AMP.^[1]

Mechanismus

Glykogenfosfororyláza štěpí glukózové podjednotky od neredukujících konců glykogenové molekuly.^[1]

Regulace

Obšírné, ale základní schéma regulace glykogenfosforylázy: podnětem je vazba glukagonu na membránový GPCR receptor, následuje vnitrobuněčná fosforylační kaskáda

Glykogenfosforyláza je pod přísnou kontrolou celé řady mechanismů, které zpravidla ovlivňují přechod mezi fosforylázou b a fosforylázou a, případně přechod mezi R a T stavy enzymů. Přechod R/T způsobuje vazba různých alosterických regulátorů, uvedených výše - aktivátory navozují R stav, inhibitory T stav.

Přechod mezi fosforylázami „b“ a „a“, který je zpravidla za normálního stavu v buňkách důležitější, způsobuje fosforylace enzymu na pozici Ser14. Fosforylaci katalyzuje fosforyláza-kináza (kináza fosforylázy), zpětnou reakci katalyzuje fosfoproteinfosfatáza I. Existují však i vyšší úrovně regulace glykogenfosforylázy. Např. fosforyláza-kináza je aktivní pouze tehdy, je-li sama fosforylována. Tuto fosforylaci způsobuje cAMP-dependentní proteinkináza (tzv. proteinkináza A). Naopak fosfoproteinfosfatázu I inhibuje tzv. inhibitor fosfoproteinfosfatázy. Tento inhibitor je dále sám pod kontrolou dalších enzymů - aktivuje ho cAMP-dependentní proteinkináza, inhibuje ho fosfoproteinfosfatáza I. Je tedy zřejmé, že regulace aktivity glykogenfosforylázy je velmi komplexní. Navíc je známo, že je úzce provázána s glykogensyntázou, tedy enzymem s opačnou rolí (vytvářet glykogen) – zhruba platí, že je-li glykogenfosforyláza aktivována, glykogensyntáza zůstává „vypnutá“.^[1]

Na nejvyšší úrovni je glykogenfosforyláza regulována převážně hladinou cAMP, která následně spouští nebo nespouští proteinkinázu A. cAMP se zvyšuje díky aktivaci adenylátcyklázy, a to například působením hormonů glukagonu či adrenalinu. Při nízkých hladinách glukózy v krvi je možné tímto způsobem rozkládat jaterní glykogen a vzniklý glukóza-6-fosfát přeměňovat pomocí glukóza-6-fosfatázy na glukózu, který odchází do krve.^[1]

Onemocnění

Nějakým způsobem nefunkční svalová glykogenfosforyláza může způsobovat McArdleovu chorobu, zatímco mutovaná jaterní fosforyláza má na svědomí Hersovu chorobu.^[2]

Reference

↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g VOET, Donald; VOET, Judith. Biochemie. 1.. vyd. Praha: Victoria Publishing, 1995. ISBN 80-85605-44-9.
↑ ^a ^b Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology; revised edition. Příprava vydání R. Cammack et al. New York: Oxford university press, 2006. ISBN 0-19-852917-1.

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu Glykogenfosforyláza na Wikimedia Commons

[voet-1] ↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g VOET, Donald; VOET, Judith. Biochemie. 1.. vyd. Praha: Victoria Publishing, 1995. ISBN 80-85605-44-9.

[oxf-2] Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology; revised edition. Příprava vydání R. Cammack et al. New York: Oxford university press, 2006. ISBN 0-19-852917-1.

[1]

[2]