glucoquinasa = hexoquinasa IV (en hígado, KM elevada)
Reacción Glc6P ➔ Glc1P
fosfoglucomutasa
Residuo de serina en el centro activo, fosforilado: intercambio de fosforilo.
Glc1P + E-Ser-P ➔ Glc1,6P2 + E-Ser ➔ Glc6P + E-Ser-P
Reacción reversible (igual en glucogenólisis)
Similitudes: fosfoglucomutasa en catabolismo de galactosa (t.6-6) y similar a fosfoglicerato mutasa: 2PG ➔ 2,3BPG ➔ 3PG (t.6-4)
Reacción Glc1P + UTP ➔ UDP-Glc + PPi
Coste energético
Activación del monómero
UDP-glucosa pirofosforilasa. Reacción ...
Etapa principal: elongación
Reacción ...
Se añaden monoméros de glucosa secuencialmente al extremo no reductor
Lo haría la glucógeno sintasa,
pero no puede actuar sobre cadenas de <4 residuos
Visitad la animación de G. Pons
Comienzo de la molécula de glucógeno
Hace falta una cadena cebadora para que la glucógeno sintasa la alargue.
La glucogenina es una glucosiltransferasa que lo hace. 2 subunidades, 37 kDa cada una.
Cada subunidad cataliza la glucosilación de la otra y añade hasta 8 residuos de glucosa consecutivos.
Hay animación y modelo molecular en Biomodel
Fig. 1; también fig.21-16 en Stryer 2014
Etapa auxiliar: ramificaciones
La glucógeno sintasa sólo elonga α1→4
“enzima ramificante”: α1→6
No añade un residuo de glucosa, sino que actúa por transferencia de un oligosacárido (~7 residuos) terminal no reductor
Efectos de la estructura ramificada:
Mayor velocidad de depósito de glucosa
Mayor velocidad de extracción de glucosa
Mayor solubilidad (¿seguro? Discutidlo)
Visitad la animación de G. Pons
Glucogenólisis
Ruta catabólica o de degradación
Biomodel > Metabolismo > Glucogenólisis
Consultad los detalles de las reacciones en algún libro.
Etapa 1: Eliminación secuencial de un residuo de glucosa del extremo no reductor de la cadena
Fosforólisis. El residuo sale como 1-fosfato. Reacción...
glucógeno fosforilasa
in vitro es reversible; in vivo no, por el gran exceso de fosfato (100×Glc1P)
Ventajas: Glc ya fosforilada :: energía y no puede salir de la célula
Etapa 2: Glucosa-1P ➔ Glucosa-6P
destinos de la Glc-6P: glucólisis,
fermentación,
ruta pentosas,
glucosa en sangre
fosfoglucomutasa (igual que en biosíntesis, glucogenólisis)
Residuo de serina en el centro activo, fosforilado: intercambio de fosforilo.
Glc1P + E-Ser-P ➔ Glc1,6P2 + E-Ser ➔ Glc6P + E-Ser-P
Similitudes: fosfoglucomutasa en catabolismo de galactosa (t.6-6) y similar a fosfoglicerato mutasa: 2PG ➔ 2,3BPG ➔ 3PG (t.6-4)
Etapa 3: Enzimas “desramificantes”
La degradación no puede continuar: las ramificaciones (enlaces α1→6) detienen a la glucógeno fosforilasa
Se detiene a una distancia de 4 residuos Hay en promedio una ramificación cada 10 residuos :: se degradan 6/10
En eucariotas, enzima bifuncional transferasa + α1-6-glucosidasa
Visitad las dos animaciones en Biomodel
Balance de las dos rutas
n glucosa-6P ➔ glucógeno
glucógeno ➔ n glucosa-6P
Regulación de las dos rutas
Regulación alostérica
Regulación por modificación covalente reversible: fosforilación y desfosforilación
En respuesta a señales hormonales (insulina, glucagón, adrenalina)
Amplificación por cascada
Regulación coordinada de síntesis y degradación
Diferencias entre tejidos (hígado, músculo)
Adaptaciones metabólicas
Regulación de la glucogenogénesis
La glucógeno sintasa sintetiza el glucógeno
2 formas: “a” muy activa, “b” poco activa
Regulación covalente, doble: la fosforilación inactiva la glucógeno sintasa
La señal de adrenalina o glucagón activa la PKA (quinasa de proteínas, dependiente de cAMP).
La PKA emplea ATP para fosforilar a la glucógeno sintasa, inactivándola.
La señal de insulina activa quinasas de proteínas.
Las quinasas de proteínas emplean ATP para fosforilar a la sintasa quinasa (GSK), inactivándola.
Regulación alostérica:
En el músculo, la Glc6P activa la sintasa “b” (adquiere actividad sin convertirse en la forma “a”)
forma “b” = forma “D” = dependiente de glucosa-6P
forma “a” = forma “I” = independiente de glucosa-6P
Fig. 2
elipse = forma inactiva
estrella = forma activa
forma a = activa
forma b = inactiva
proteína quinasa A (PKA) = quinasa de proteínas dependiente de cAMP
sintasa = glucógeno sintasa
sintasa quinasa (GSK) = quinasa de la glucógeno sintasa
PP1 = (fosfo)proteína fosfatasa 1
Regulación de la glucogenólisis
La glucógeno fosforilasa degrada el glucógeno
2 formas: “a” muy activa, “b” poco activa
Regulación covalente: la fosforilación activa la glucógeno fosforilasa
La señal de adrenalina o glucagón activa la PKA (quinasa de proteínas, dependiente de cAMP).
La PKA emplea ATP para fosforilar a la fosforilasa quinasa (quinasa de la glucógeno fosforilasa), activándola.
La fosforilasa quinasa emplea ATP para fosforilar a la glucógeno fosforilasa, convirtiéndola de “b” en “a” (activándola).
Regulación alostérica:
En el músculo, el AMP activa la fosforilasa “b” (adquiere actividad sin convertirse en la forma “a”) y el ATP o la Glc6P la inactivan.
El aumento de [Ca2+]i activa la fosforilasa quinasa.
En el hígado, la glucosa inactiva la fosforilasa “a” (reduce su actividad sin convertirse en la forma “b”).
Fig. 3
elipse = forma inactiva
estrella = forma activa
forma a = activa
forma b = inactiva
proteína quinasa A (PKA) = quinasa de proteínas dependiente de cAMP
fosforilasa quinasa = quinasa de la glucógeno fosforilasa
fosforilasa = glucógeno fosforilasa
PP1 = (fosfo)proteína fosfatasa 1
Vista de conjunto:
Fig.5
Detalle: regulación y estructura de las enzimas
Proteína quinasa A
tetrámero inactivo, R2C2 176 kDa
al unir cAMP se disocia ➔ (cAMP:R)2 + 2× C (quinasa activa)
Biomodel > Metabolismo > Glucogenogénesis
Fig. 1; también fig.21-16 en Stryer 2014
Fig. 2
Fig.5
