Glicogenolisi e glicogenosintesi Flashcards
Glicogeno
E’ una fonte di alimentazione della glicolisi. E’ un materiale di riserva che deve essere degradato producendo GLUCOSIO 1 P che con una mutasi diventa GLUCOSIO 6 P che entra nella GLICOLISI.
Le riserve di glicogeno sono 2/3 nel muscolo e 1/3 nel fegato e vengono utilizzate all’occorrenza per ricavare energia.
FEGATO: glicogeno viene degradato a glucosio che viene distribuito agli altri organi
MUSCOLO: glicogeno viene degradato per fornire glucosio per la produzione di ATP che serve alla contrazione muscolare
Il glicogeno presenta ESTREMITA’ NON RIDUCENTI (C4) e una ESTREMITA’ RIDUCENTE da cui partono tutte le ramificazioni . L’idrolisi del glicogeno parte dalle estremità non riducenti (più siti di attacco per le fosforilasi)
Degradazione del glicogeno e glicogeno fosforilasi
Rimuove un glucosio alla volta a partire dalle estremità non riducenti con formazione di glucosio 1 P.
La glicogeno fosforilasi rompe i legami α1-4, i prossimità della ramificazione l’ENZIMA DERAMIFICANTE taglia il legame α1-4 tra lo zucchero legato con legame α1-6 e il successivo, spostando tre unità sulle estremità disponibili ricreando il legame α1-4.
Per azione della fosforilasi si formano tante molecole di GLUCOSIO 1 P (attivate) ma in corrispondenza delle RAMIFICAZIONI si forma GLUCOSIO
Fosforilasi b
Forma predominante nel MUSCOLO DEFOSFORILATA. E’ costituita da due subunità e si trova principalmente nello STATO T INATTIVO (anse coprono sito attivo).
Il legame con AMP (carica energetica bassa), uno per ogni subunità, sposta l’equilibrio dallo stato T allo STATO R ATTIVANDO la fosforilasi b.
ATP e GLUCOSIO 6 P INATTIVANO la fosforilasi b spostando l’equilibrio dallo stato T allo stato R.
La fosforilasi b può anche essere trasformata in FOSFORILASI A tramite una FOSFORILAZIONE ad opera della FOSFORILASI CHINASI (Ser14 P) sia nello stato T sia nello stato R: ATTIVAZIONE (stato T: anse coprono parzialmente il sito attivo, transizione stato R: sito attivo disponibile)
Fosforilasi a
Forma predominante del FEGATO (isoenzima: diversa da quella del muscolo). Si trova principalmente nello STATO R.
E’ ATTIVATA dalla BASSA [GLUCOSIO] spostando l’equilibrio verso lo STATO R.
E’ INIBITA dall’ALTA [GLUCOSIO] spostando l’equilibrio verso lo stato T
Fosforilasi chinasi
Catalizza l’INTERCONVERSIONE tra la FOSFORILASI B e la FOSFORILASI A.
E’ costituita da (αβγδ)₄ per un totale di 16 subunità ognuna delle quali ha un ruolo funzionale specifico:
α e β: regolate da FOSFORILAZIONE
γ: ATTIVITA’ CATALICA, ATP
δ: regolata da ioni CALCIO
E’ ATTIVATA completamente da PKA che FOSFORILA le subunità β e da ioni CALCIO che si legano alle subunità δ. In questo modo catalizza la FOSFORILAZIONE della fosforilasi trasformandola in FOSFORILASI A
Regolazione ormonale degradazione
In condizioni di IPOGLICEMIA vengono secreti GLUCAGONE e ADRENALINA che hanno recettori specifici sulla membrana delle cellule epatiche.
Il GLUCAGONE si lega al recettore avviando una segnalazione che fa aumentare il cAMP che determina l’attivazione della PKA promuovendo la DEGRADAZIONE del glicogeno. Il glucosio formato tramite GLUT2 esce dagli epatociti e dal sangue tramite GLUT4 entra nella cellula muscolare.
L’adrenalina può legarsi ad un RECETTORE β-ADRENERGICO che lavora nel lato citosolico con le PROTEINE G TRIMERICHE composte da tre subunità α, β e γ. La subunità α può legare sia il GDP che il GTP. Quando il recettore non è legato all’ormone la subunità α si trova legata al GDP quindi nella forma INATTIVA, ma quando c’è la segnalazione ormonale la subunità α rilascia il GDP, lega il GTP e si distacca dalle subunità β e γ ATTIVANDOSI.
La subunità αGTP attiva l’ADENILATO CICLASI che è un enzima integrale di membrana che catalizza la formazione di cAMP a partire da ATP causando un aumento di cAMP che ATTIVA la PKA che ATTIVA la FOSFORILASI CHINASI. La fosforilasi chinasi trasforma la fosforilasi b in FOSFORILASI A FOSFORILANDOLA promuovendo la DEGRADAZIONE del glicogeno.
I recettori β-adrenergici sono presenti anche sulla cellula muscolare: tramite la stessa segnalazione il glicogeno viene degradato e il glucosio che si forma entra nella glicolisi.
L’adrenalina può legarsi anche al RECETTORE α-ADRENERGICO che porta all’ATTIVAZIONE della FOSFOLIPASI C. La fosfolipasi C va a scindere il FOSFATIDIL INOSITOLO BIFOSFATO in DIACILGLICEROLO che rimane ancorato alla membrana e INOSITOLO TRIFOSFATO. L’inositolo trifosfato prodotto nel citosol va ad ATTIVARE il canale del CALCIO sull’RE aumentando la sua concentrazione nel citosol. Il calcio insieme alla PKA attivano la FOSFORILASI CHINASI che porta all’ATTIVAZIONE della FOSFORILASI che degrada il glicogeno
Proteine G e PKA
Le proteine G sono costituite da α, β e γ. Quando la subunità α lega il GDP l’attività è inibita, ma quando l’ormone si lega con il proprio recettore si ha lo scambio del GDP con il GTP che fa rilasciare le subunità β e γ. La subunità αGTP attiva l’adenilato ciclasi.
L’adenilato ciclasi produce cAMP a partire dall’ATP: l’adenilato ciclasi rimuove dall’ATP gli ortofosfati terminali promuovendo la ciclizzazione 3’-5’ formando cAMP e rilasciando PPi.
Il PPi può essere idrolizzato per generare energia.
Il cAMP può essere trasformato in AMP mediante una fosfodiesterasi che taglia il legame 3’-5’: questo spegne la segnalazione impedendo l’attivazione della PKA.
La PKA consiste di 4 subunità: 2 subunità R e 2 subunità C. Quando le subunità R e le subunità C sono legate l’enzima è inattivo.
Quando aumenta la [cAMP], questo si lega alle subunità R (2 per subunità) causando il distacco dalle subunità C che quindi sono attive e possono andare a fosforilare gli enzimi
Blocco della segnalazione di degradazione
Quando la richiesta energetica viene soddisfatta perché la [glucosio] aumenta la degradazione deve essere interrotta quindi viene bloccata la secrezione di glucagone e adrenalina. La subunità αGTP idrolizza il GTP in GDP inattivandosi. La subunità α si ricomplessa con le altre subunità. Il cAMP viene trasformato in AMP quindi la PKA viene inattivata e la fosforilasi chinasi e la glicogeno fosforilasi vengono defosforilate ad opera della proteina fosfatasi 1
Sintesi del glicogeno e glicogeno sintetasi
La glicogeno sintetasi ha bisogno di UDP-GLUCOSIO come DONATORE di glucosio e di GLICOGENINA come INNESCO.
La sintesi dell’UDP-glucosio avviene a partire dall’ATP con il glucosio 1 P che comporta la formazione dell’UDP-glucosio e il rilascio di PPi (reazione possibile perché l’idrolisi del PPi rilascia energia).
La glicogenina agisce come GLICOSIL TRASFERASI offrendo un gruppo OH della sua Tyr194 che può essere legato al glucosio fornito dall’UDP-glucosio. La glicogenina lega 7 UNITA’ di GLUCOSIO con legame α1-4 quindi all’estremità non riducente. Dopodiché interviene un ENZIMA RAMIFICANTE che rompe il legame α1-4 e lega la catena più internamente con legame α1-6 formando le RAMIFICAZIONI. La glicogeno sintetasi quindi ALLUNGA le ESTREMITA’
Forme della glicogeno sintetasi
Esiste in due forme: una forma A che è ATTIVA e una forma B che è INATTIVA. La trasformazione da A a B avviene mediante FOSFORILAZIONE che quindi rende INATTIVO l’enzima.
La fosforilazione avviene ad opera della PKA, della CASEINA CHINASI II (CKII), della GLICOGENO SINTETASI CHINASI 3 (GSK3) che fosforila 3 siti e della CHINASI ATTIVATA DA AMP (KAMP).
La PP1 RIMUOVE tutti i FOSFATI rendendo l’enzima ATTIVO
Coregolazione sintesi e degradazione
Sintesi e degradazione sono coregolate reciprocamente in modo tale che l’attivazione di una via comporti l’inibizione dell’altra.
Ci sono dei sistemi di fosforilazione e defosforilazione che attivano/disattivano queste vie
Sistema di fosforilazione
Viene innescato quando la CARICA ENERGETICA è BASSA quindi deve essere ATTIVATA la DEGRADAZIONE del glicogeno nel muscolo. In queste condizioni vengono secreti glucagone e adrenalina che portano all’attivazione della PKA. La PKA va a fosforilare la fosforilasi chinasi che mediante il legame con ioni calcio è completamente attiva. La fosforilasi chinasi attiva fosforila la fosforilasi b trasformandola nella forma a attiva.
Contemporaneamente la PKA insieme alla GSK3, CKII e KAMP va a fosforilare la sintetasi a inattivandola.
La PKA va anche a fosforilare l’INIBITORE della PP1. Normalmente la PP1 lega una regione di legame del glicogeno chiamata GM: forma ATTIVA. La PKA fosforila la regione GM determinando il suo distacco da PP1 rendendola parzialmente inattiva. Inoltre la PKA fosforila un INBITORE che si lega alla PP1 INATTIVANDOLA completamente.
Quindi la DEGRADAZIONE è ATTIVA e la SINTESI è INATTIVA
Sistema di defosforilazione
Viene innescato quando la [GLUCOSIO] è ALTA quindi bisogna SINTETIZZARE il GLICOGENO.
In condizioni di iperglicemia viene secreta l’INSULINA che si lega ad un recettore tirosin chinasico. Questo recettore è costituito da 2 subunità composte da UNITA’ α e UNITA’ β che si uniscono a formare un DIMERO con due unità α sul versante extracellulare e due unità β sul versante citosolico.
Quando l’insulina si lega al recettore sulle unità α le unità β entrano in contatto tra loro determinando l’AUTOFOSFORILAZIONE del dominio citosolico. Questa autofosforilazione porta alla FOSFORILAZIONE della proteina IRS (insuline receptor substrate) che va ad ATTIVARE la PKB conosciuta anche come chinasi AKT.
PKB va a INATTIVARE GSK3 portando quindi all’ATTIVAZIONE della GLICOGENO SINTETASI quindi alla SINTESI del glicogeno. PKB permette anche l’esposizione dei trasportatori GLUT sulla membrana affinché il glucosio possa entrare nelle cellule favorendo la glicolisi.
IRS inoltre va ad ATTIVARE la PP1 rimuovendo il P dall’inibitore e da GM consentendo il legame tra PP1 e GM. La PP1 rimuove il fosfato dalla glicogeno sintetasi ATTIVANDOLA. Va anche a rimuovere il fosfato dalla fosforilasi chinasi e dalla fosforilasi a INATTIVANDOLE.
Quindi viene INIBITA la DEGRADAZIONE e ATTIVATA la SINTESI
