Glikogen fosforilase

Glikogen fosforilase
Struktur hablur kompleks glikogen fosforilase-AMP otot arnab. Tapak alosterik AMP (kuning), Ser14 terfosforilasi (oren), tapak pengikat glikogen (biru), tapak pemangkin (merah).[1]
Pengenal pasti
Nombor EC	2.4.1.1
Nombor CAS	9035-74-9
Pangkalan data
IntEnz	Lihat IntEnz
BRENDA	Entri BRENDA
ExPASy	Lihat NiceZyme
KEGG	Entri KEGG
MetaCyc	Laluan metabolik
PRIAM	Profil
Struktur PDB	RCSB PDB PDBj PDBe PDBsum
Ontologi gen	AmiGO / EGO
Gelintar PMC Rencana PubMed Rencana NCBI Protein

Glikogen fosforilase ialah sejenis enzim fosforilase (EC 2.4.1.1). Fosforilase glikogen memangkinkan langkah pengehad kadar dalam glikogenolisis pada haiwan, dengan membebaskan glukosa-1-fosfat daripada ikatan alfa-1,4-glikosidik terminal. Fosforilase ini juga dikaji sebagai protein model yang dikawal oleh kedua-dua pemfosforilan berbalik dan kesan alosterik.

Mekanisme

Fosforilase glikogen memecah glikogen kepada subunit glukosa (lihat juga rajah di bawah):

(rantai glikogen α-1,4)_n + Pi ⇌ (rantai glikogen α-1,4)_n-1 + α-D-glukosa-1-fosfat.^[2]

Glikogen ditinggalkan dengan satu molekul glukosa yang lebih sedikit, dan molekul glukosa bebas adalah dalam bentuk glukosa-1-fosfat. Untuk digunakan dalam metabolisme, ia mesti ditukar kepada glukosa-6-fosfat oleh enzim fosfoglukomutase.

Walaupun tindak balas boleh diterbalikkan secara in vitro, di dalam sel enzim hanya berfungsi ke arah hadapan seperti yang ditunjukkan di bawah kerana kepekatan fosfat tak organik jauh lebih tinggi daripada glukosa-1-fosfat.^[2]

Glikogen fosforilase boleh bertindak hanya pada rantaian linear glikogen (ikatan α-1-4 glikosidik). Kerjanya akan terhenti serta-merta di kedudukan sisa keempat dari cabang α-1-6 glikogen. Dalam situasi ini, enzim penyahcabangan diperlukan, yang akan meluruskan rantai di kawasan itu. Di samping itu, enzim transferase mengalihkan blok 3 sisa glukosil dari cabang luaran ke hujung lain, dan kemudian, enzim α-1-6 glukosidase diperlukan untuk memecahkan baki (glukosa tunggal) α-1-6 kekal ke dalam rantai linear. Selepas semua ini dilakukan, glikogen fosforilase boleh diteruskan. Enzim ini khusus bagi rantai α-1-4 kerana molekulnya mengandungi celah sepanjang 30 angstrom dengan jejari yang sama dengan heliks yang dibentuk oleh rantai glikogen; ini menampung 4-5 sisa glukosil, tetapi terlalu sempit bagi kawasan cabang. Celah ini menghubungkan tapak penyimpanan glikogen ke tapak pemangkin yang aktif.

Struktur

Monomer glikogen fosforilase ialah protein besar, terdiri daripada 842 asid amino dengan jisim 97.434 kDa dalam sel otot. Walaupun enzim boleh wujud sebagai monomer atau tetramer tidak aktif, ia aktif secara biologi sebagai dimer dua subunit yang sama.^[3]

Kepentingan klinikal

Perencatan glikogen fosforilase pernah diusul sebagai satu kaedah rawatan diabetes jenis 2.^[4] Oleh kerana penghasilan glukosa hati diperhatikan meningkat dalam kalangan pesakit diabetes ini,^[5] perencatan pelepasan glukosa daripada bekalan glikogen nampak seperti satu pendekatan yang munasabah. Pengklonan glikogen fosforilase hati manusia (HLGP) mendedahkan tapak pengikat alosterik baharu berhampiran antara muka subunit yang tidak terdapat dalam glikogen fosforilase otot arnab (RMGP) yang biasanya digunakan dalam kajian. Tapak ini tidak sensitif terhadap perencat yang sama seperti yang terdapat di tapak alosterik AMP,^[6] dan kebanyakan kejayaan ialah penghasilan perencat baharu yang meniru struktur glukosa kerana glukosa 6-fosfat diketahui sebagai perencat HLGP, dan menstabilkan keadaan T yang kurang aktif.^[7] Terbitan glukosa ini memiliki suatu kejayaan dalam merencatkan HLGP, dengan nilai Ki anggaran adalah serendah 0.016 mM.^[8]

Mutasi isobentuk otot glikogen fosforilase (PYGM) dikaitkan dengan penyakit penyimpanan glikogen jenis V (GSD V atau penyakit McArdle). Lebih 65 mutasi dalam gen PYGM yang membawa kepada penyakit McArdle telah dikenal pasti setakat ini.^[9][10] Gejala penyakit McArdle termasuk lemah otot, mialgia dan kekurangan daya tahan tenaga, dengan kesemuanya berpunca daripada tahap glukosa otot yang rendah.^[11]

Mutasi di isobentuk hati pula dikaitkan dengan penyakit Hers (penyakit penyimpanan glikogen jenis VI).^[12][13] Penyakit Hers biasanya dikaitkan dengan gejala ringan yang dikaitkan dengan hipoglisemia, dan kadangkala sukar didiagnosis oleh kerana aktiviti enzim sampingan.^[14]

Isobentuk otak pula telah dicadangkan sebagai biopenanda barah gastrik.^[15]

Pengawalaturan

Fosforilase glikogen dikawal melalui kawalan alosterik dan melalui fosforilasi . Fosforilase a dan fosforilase b masing-masing wujud dalam dua bentuk keadaan T (tegang) yang tidak aktif dan R (relaks). Fosforilase b biasanya dalam keadaan T, tidak aktif kerana kehadiran fisiologi ATP dan glukosa 6-fosfat, dan fosforilase a biasanya dalam keadaan R (aktif). Isoenzim glikogen fosforilase wujud dalam hati yang sensitif terhadap kepekatan glukosa, kerana hati bertindak sebagai pengeksport glukosa. Pada dasarnya, fosforilase hati adalah responsif kepada glukosa, yang menyebabkan peralihan yang sangat responsif dari bentuk R ke T, menyahaktifkannya; tambahan pula, fosforilase hati tidak sensitif kepada AMP.

Hormon seperti epinefrina, insulin dan glukagon mengawal selia glikogen fosforilase menggunakan sistem penguatan pengutus kedua yang dikaitkan dengan protein G. Glukagon mengaktifkan adenilat siklase melalui reseptor bergandingan protein G yang digabungkan dengan G_s, dan seterusnya mengaktifkan adenilat siklase untuk meningkatkan kepekatan intrasel cAMP. cAMP mengikat dan mengaktifkan protein kinase A (PKA). PKA memfosforilasi fosforilase kinase, yang seterusnya memfosforilasi glikogen fosforilase b pada Ser14, menukarkannya kepada glikogen fosforilase a aktif.

Lihat juga

• Glikogenolisis

Rujukan