Ферментативні реакції синтезу глікогену (глікогенезу)

1. Утворення нуклеотид цукру-попередника. Усі біохімічні реакції утворення складних вуглеводів потребують наявності метаболічно активних форм моносахаридів, у ролі яких виступають сполучені з цукрами нуклеотиди. Метаболічно активною формою глюкози, що використовується у формуванні нерозгалужених гомополісахаридних ланцюгів глікогену, є УДФ-1-глюкоза.

2. Формування нерозгалужених ланцюгів глікогену. При синтезі α-1,4-глікозидних (амілозних) ланцюгів глікогену в ролі акцепторів активованих залишків глюкози виступають нерозгалужені полісахаридні ланцюги вже наявних у клітині молекул глікогену (“затравочний” глікоген). Фермент глікогенсинтаза переносить молекули моносахариду від УДФ-1-глюкози на С-4-гідроксильні групи термінальних (n-их) залишків глюкози

3. Формування розгалужень у молекулі глікогену. Розгалуження в молекулі глікогену виникають за рахунок внутрішньомолекулярного переносу олігосахаридного фрагмента з 6-7 мономерів із кінця лінійної ділянки на С-6-гідроксильну групу глюкози, що відстоїть від кінця молекули на кілька моносахаридних залишків. Реакція каталізується аміло (1,4-1,6)трансглікозилазою (розгалужуючий фермент).

Регуляція активності глікогенсинтази

Аналогічно до глікогенфосфорилази, глікогенсинтаза може існувати в двох молекулярних формах — фосфорильованій і дефосфорильованій. Але, на відміну від глікогенфосфорилази, каталітично активною є дефосфорильована форма ферменту — глікогенсинтаза a, а неактивною — фосфорильована форма — глікогенсинтаза b. Фосфорилювання глікогенсинтази здійснюється за сериновими залишками ферменту цАМФ-залежною протеїнкіназою за рахунок макроергічних фосфатів АТФ. Зворотна реакція — дефосфорилювання (активація) глікогенсинтази каталізується відповідною фосфатазою. Із наведеного зрозуміло, що стимуляція каскаду фосфоролізу глікогену адре- наліном або глюкагоном, яка супроводжується зростанням концентрації в клітинах цАМФ та активності цАМФ-залежних протеїнкіназ, призводить до фосфорилювання глікогенсинтази і її інактивації, тобто до пригнічення реакцій синтезу глікогену.

Таким чином, глікогенфосфорилаза і глікогенсинтаза регулюються реципрокно: активація глікогенфосфорилази (і фосфоролізу глікогену) відбувається в умовах інактивації глікогенсинтази (і синтезу глікогену).

37. Механізми реципрокної регуляції глікогенолізу та глікогенезу за рахунок каскадного цАМФ-залежного фосфорилювання ферментних білків.

Каталітично активна протеїнкіназа формується за умов її взаємодії з цАМФ, утворення якого в аденілатциклазній реакції є пусковою молекулярною подією, що включає каскадний механізм регуляції ферментних процесів у клітині. Активація аденілатциклази в гепатоцитах відбувається за умов взаємодії з мембранними рецепторами гормону α-клітин підшлункової залози глюкагону. В клітинах м’язів ферментний каскад глікогенолізу включається при взаємодії з β-адренорецепторами мембран міоцитів гормону мозкового шару надниркових залоз адреналіну.

Стимуляція каскаду фосфоролізу глікогену адреналіном або глюкагоном, яка супроводжується зростанням концентрації в клітинах цАМФ та активності цАМФ-залежних протеїнкіназ, призводить до фосфорилювання глікогенсинтази і її інактивації, тобто до пригнічення реакцій синтезу глікогену.

Таким чином, глікогенфосфорилаза і глікогенсинтаза регулюються реципрокно: активація глікогенфосфорилази (і фосфоролізу глікогену) відбувається в умовах інактивації глікогенсинтази (і синтезу глікогену).

38. Роль адреналіну, глюкагону та інсуліну в гормональній регуляції обміну глікогену в мязах та печінці.