Biochimica II – Lezione 7 – Slides

LATTATO (PIRUVATO)

Meccanismo di azione della fosfoglucomutasi

CELLULA EPATICA

Glucosio 6-fosfato Glucosio 6-fosfatasi

T1 T3

T2 Citoplasma

Reticolo endoplasmatico

GLUT2 Sangue 13

Enzima Deramificante

Glicogenolisi glucosio (8-12)

BIOSINTESI DEL GLICOGENO

esocinasi

1) GLUCOSIO + ATP GLUCOSIO 6-FOSFATO + ADP

Fosfoglucomutasi

2) GLUCOSIO 6- FOSFATO GLUCOSIO 1-FOSFATO

Uridil-transferasi (UDP-Glucosio pirofosforilasi)

3) GLUCOSIO 1- FOSFATO + UTP UDP- GLUCOSIO + PPi

H2O + PP2P2i

glicogeno sintasi

4) UDP- GLUCOSIO + (GLUCOSIO)n (GLUCOSIO) n+1 + UDP

enzima ramificante

5) GLICOGENO GLICOGENO più ramificato

glicogeno + glucosio 6-fosfato + UTP + H2O glicogeno + UDP + 2 Pi

Pirofosfatasi + H2O inorganica

2 PPi

UDP-glucosiopirofosforilasi

Glucosio 1-fosfato UDP-Glucosio

UTP Glicogeno Sintasi

Glicogeno Sintasi -13.3 kJ/mol ∆G°=

polisaccaride + UDP-glucosio polisaccaride + UDP

(n, n > 8) (n+1)

enzima ramificante

Enzima ramificante 10 (da amilo (1 4) a (1 6) transglicosilasi

1. → →• introduce una ramificazione ogni 8 -12 residui
2. trasferisce un frammento terminale di 6 o 7 residui dall’estremità non•riducente di una catena polisaccaridica o da un ramo (che abbia almeno 11residui) al gruppo –OH del C-6 di una molecola di glucosio interna
3. la ramificazione facilita una futura fosforolisi generando n polisaccaride•globulare (facilita l’impacchettamento delle molecole nei granuli
4. Rigenerazione di UTP
5. Nucleoside difosfato cinasiUDP + ATP UTP + ADP↔
6. La sintesi del glicogeno richiede un legame ~P adalta energia (fornita da UTP) + un altro legame diestere fosforico (G-1-P) ad energia più alta di quelladei comuni esteri
7. Parte dell’energia è conservata nel legame 4α-1 →glicosidico del glicogeno Glicogenina:Glicogenina
8. Egrave; necessaria per “iniziare” la sintesi de-novodel glicogeno
9. la glicogenina serve a generare gli 8residui iniziali del

glicogeno• prima viene legata una molecola diglucosio, donata da UDP-glucosio(legame acetalico con una tirosina)• la glicogenina forma un complessocon la glicogeno sintasi• UDP-glucosio viene usato perestendere la catena• la glicogenina resta legata alglicogeno, anche dopo la “fine”dell’azione della glicogeno sintasi

Glicogeno fosforilasiEnz GlcNAcPLP(CH )2 4+NHC HO−− O H2 −P C OOO + inhibitorN CH 3HEnzyme (Lys)-PLP Schiff base PLPGlcNAcHuman LiverGlycogen Phosphorylase PDB 1EM6EnzfosfatoNella fosforilasi, il delPLP agisce come catalizzatore (CH )2 4acido- base.base +NP substratoIl si lega nel sitoi HHCO−attivo tra il fosfato del PLP ed − O H2 −il legame O-glicosidico del CP OOglucosio terminale di una Ocatena del glicogeno. +N CH 3HEnzyme (Lys)-PLP Schiff baseH +Il fosfato (substrato) dona un durante la rottura del legame glicosidico e+riceve un H dal fosfato del PLP (catalisi acida).+ quando l’O del

fosfato attacca il C1 del glucosio

Quindi il PLP recupera un Halle estremità non riducenti staccandolo dalla catena per produrre glucosio-1-fosfato (catalisi basica).

Meccanismo della Glicogenofosforilasi

PL = piridossal5'-fosfato

Regolazione della glicogeno fosforilasi regolata sia da metaboliti (Viene che agiscono come) che da ormoni effettori allosterici

Nel Fegato: Glucosio 6- fosfato (inibisce) ATP (inibisce) Glucosio (inibisce)

Nel Muscolo: Glucosio 6- fosfato (inibisce) ATP (inibisce) Ca (attiva) 2+ AMP (attiva)

La fosforilasi è regolata da metaboliti con meccanismo allosterico Il Pi si lega in maniera cooperativa

Quando ATP o G-6P aumentano nella cellula, l'enzima viene inibito, L'ATP aumenta mentre quando l'AMP K (o K ) per il aumenta l'enzima viene m 0,5 substrato Pi attivato.

La regolazione è mediata da cambiamenti nei contatti subunità/subunità: il legame degli effettori al sito allosterico influenza il L'AMP

Abbassa la legame dell'enzima con il K per il substrato mPifosfato (Pi).

La fosforilasi è anche controllata per fosforilazione reversibile:

• Esiste in due forme dette "a" e "b" e differiscono per una fosforilazione sulla Ser-14
• Le forme fosforilate sono attive ed insensibili allaregolazione allosterica da AMP e ATP!

Un meccanismo a cascata innescato da ormoni (glucagone, adrenalina) e mediato dal "2°messaggero" cAMP determina la fosforilazionedell'enzima:

Glucagone (fegato)

H Adrenalina (muscolo)

  γβγ ααβ α ATP
  cAMP+ PPi
  ATP ADP Proteina
  Proteina bersaglio R R
  bersaglio C C
  funzione PC C modificata
  PKA attiva PKA attiva
  (Subunità catalitica)
  cAMP cAMP
  R cAMP cAMP
  R cAMP

Anche la glicogeno sintasi è controllata per fosforilazione reversibile:

• Esiste in due forme dette "a" (attiva/defosforilata)

e(inattiva/fosforilata) “b”• Un meccanismo a cascata innescato da ormoni (glucagone, adrenalina) determina la fosforilazione dell’enzima• Pertanto, la fosforilazione indotta da ormoni sulla glicogeno sintasi ha azioni opposte a quelle causate dalla fosforilazione sulla glicogeno fosforilasi!

Regolazione della glicogeno sintasi regolata sia da metaboliti (Viene che agiscono come) che da ormoni effettori allosterici

Nel Fegato: Glucosio 6- fosfato (attiva)

Nel Muscolo: Glucosio 6- fosfato (attiva)

fosforilato è regolato allostericamente da glucosio•L’enzima

La secrezione di insulina causa l ’ inattivazione di GSK3 e l ’ attivazione di PP1

La secrezione di glucagone ed adrenalina causa l ’ inattivazione della PP1

PP1 ATTIVA INIB- 1

INATTIVO Glicogeno PP1Fosfatasi attivata da ATP insulina A TP PKA PKA ADPPi ADP PP1 meno ATTIVA PP INIB- 1 Glicogeno ATTIVO PP1 G = proteina legante glicogeno PP1 PP1 = protein fosfatasi-- 1 fosfatasi INATTIVA INIB--1 =

solo in condizioni di ipoglicemia; esso stimola il fegato a demolire le riserve di glicogeno (che viene trasformato in glucosio dalla glicogenolisi) e a sintetizzare nuove molecole di glucosio (Gluconeognesi), normalizzando ben presto la glicemia.

Glucosio

Glucosio basso

Pancreas sensore del glucosio

Glucagone

Glucose

Glucosio alto

Pancreas sensore del glucosio

Insulina