Розпад і синтез глікогену регулюються взаємністю - Біохімія - Книжкова полиця NCBI

Книжкова полиця NCBI. Служба Національної медичної бібліотеки, Національних інститутів охорони здоров’я.

Берг Дж. М., Тимочко Й. Л., Стрієр Л. Біохімія. 5-е видання. Нью-Йорк: W H Freeman; 2002 рік.

За погодженням із видавцем ця книга доступна за допомогою функції пошуку, але її неможливо переглянути.

Біохімія. 5-е видання.

Тепер ми повертаємось до регулювання метаболізму глікогену, знаючи як про деградацію, так і про синтез. Розпад і синтез глікогену взаємно регулюються каскадом cAMP, ініційованим гормоном, що діє через протеїнкіназу А (Малюнок 21.18). На додаток до фосфорилюючої та активуючої фосфорилазакінази, протеїнкіназа А додає до глікогенсинтази фосфорильну групу, що призводить до зменшення у ферментативній активності. Цей важливий механізм контролю запобігає синтезу глікогену одночасно з його розщепленням. Як ферментативна активність зворотна, так що розпад глікогену припиняється і починається синтез глікогену?

Малюнок 21.18

Координатний контроль метаболізму глікогену. Метаболізм глікогену частково регулюється циклічними каскадами АМФ, викликаними гормонами: (А) деградація глікогену; (B) синтез глікогену. Неактивні форми позначені червоним, а активні зеленим кольором. Послідовність (докладніше.)

21.5.1. Білок фосфатаза 1 змінює регулюючий вплив кіназ на метаболізм глікогену

Зміни ферментативної активності, що виробляються протеїнкіназами, зворотні білкові фосфатази. Гідроліз фосфорильованих залишків серину та треоніну в білках каталізується білковими фосфатазами. Один фермент, який називається білок фосфатаза 1, відіграє ключову роль у регулюванні метаболізму глікогену. PP1 інактивує фосфорилазакіназу та фосфорилазу a шляхом дефосфорилювання цих ферментів. PP1 зменшує швидкість розщеплення глікогену: він змінює ефекти каскаду фосфорилювання. Більше того, PP1 також видаляє фосфорильну групу з глікогенсинтази перетворити його на набагато активніший a форму. Отже, PP1 прискорює синтез глікогену. PP1 - ще один молекулярний пристрій для координації зберігання вуглеводів.

Повний комплекс PP1 складається з трьох компонентів: самого PP1, 37-кд каталітичної субодиниці; субодиниця RGl 123 кд, яка надає високу спорідненість до глікогену; та інгібітор 1, невелика регуляторна субодиниця, яка при фосфорилюванні інгібує PP1. Важливість субодиниці RGl полягає в тому, що вона приводить РР1, який активний лише тоді, коли пов'язаний з молекулами глікогену, у близькість до його субстратів.

Як регулюється сама активність фосфатази PP1? Розглянемо випадок, коли деградація глікогену є переважною (рис. 21.19). У цьому випадку PKA активний. Два компоненти PP1 самі по собі є субстратами для протеїнкінази A. Фосфорилювання компонента RGl протеїнкіназою A перешкоджає RGl зв’язувати каталітичну субодиницю PP1. Отже, активація каскаду cAMP призводить до інактивації PP1, оскільки він більше не може зв'язувати свої субстрати. Фосфорилювання інгібітора 1 протеїнкіназою А блокує каталіз PP1. Таким чином, коли розпад глікогену вмикається за допомогою цАМФ, супутнє фосфорилювання інгібітора 1 утримує фосфорилазу в активному a утворюють і глікогенсинтазу в неактивному стані форму. Індуковане адреналіном фосфорилювання субодиниці RGl та інгібітора 1 є додатковими пристроями для підтримки деградації глікогену.

Малюнок 21.19

Регуляція білкової фосфатази 1 (PP1). Фосфорилювання RGl протеїнкіназою А дисоціює каталітичну субодиницю від частинок глікогену і, отже, субстратів PP1. Інгібування завершується, коли субодиниця інгібітора (I) фосфорилюється і (більше).

21.5.2. Інсулін стимулює синтез глікогену, активуючи білкову фосфатазу 1

Як стимулюється синтез глікогену? Як було сказано раніше, присутність глюкагону означає голодний стан і ініціює розпад глікогену, одночасно пригнічуючи синтез глікогену. Коли рівень глюкози в крові високий, інсулін стимулює синтез глікогену, запускаючи шлях, який активує білкову фосфатазу 1 (Малюнок 21.20). Першим кроком дії інсуліну є його зв'язування з рецепторною тирозинкіназою в плазматичній мембрані. Множинні фосфорилювання знову послужать підбурюванням до регуляторної хвилі дефосфорилювання. Зв'язування інсуліну з його рецептором призводить до активації інсуліночутлива протеїнкіназа що фосфорилює RGl-субодиницю PP1 на ділянці інший від модифікованої протеїнкіназою А. Це фосфорилювання призводить до асоціації субодиниці RGl з PP1 та молекулою глікогену. Подальше дефосфорилювання глікогенсинтази, фосфорилазакінази та фосфорилази сприяє синтезу глікогену та блокує його деградацію. Ще раз ми це бачимо синтез і розпад глікогену координовано контролюється.