Biosntesis y degradacin del glicgeno. Regulacin enzimtica y hormonalCurso: Bioqumica Pamela Cornejo T.M. Ph.D.Septiembre 2011

Sntesis y degradacin de glicgenoEl glicgeno es un polisacrido ramificado constituido por unidades de glucosa y es la forma de almacenaje de sta en las clulas animales.

Procesos importantes en hgado (regulacin de la glicemia) y msculo esqueltico (para generar ATP).

Persona bien nutridaHgado10% del peso hmedo corresponde a glicgeno

Msculo 1-2% del peso hmedo corresponde a glicgeno (glicgeno total es el doble que la del hgado)

Papel del depsito de glicgenoHgadoReserva de glucosa para el mantenimiento de la concentracin de la glucosa sangunea durante el ayuno.

Msculo Glicgeno es combustible para la sntesis de ATP.Permite disminuir los niveles de glucosa sangunea luego de una comida rica en glcidos.

Sntesis glicgeno: Glicogenognesis

D-glucosa + ATP D-glucosa 6-fosfato + ADPGlucoquinasa-hexoquinasaGlucosa 6-fosfato glucosa 1-fosfatofosfoglucomutasaGlucosa 1-fosfato + UTP UDP-glucosa + PPiUDP-glucosa pirofosforilasa oGlucosa 1-fosfato uridilil transferasaLa sntesis de glicgeno requiere de enzimas especficas:

Luis Leloir (1906-1988). Bioqumico argentino.

Formacin de UDP-GLUCOSAReaccin energticamente favorable e irreversible.

Glucogenina (polipptido de 332 aminocidos) que unido a 8 unidades de glucosa, acta como partidor en la sntesis de glicgeno

PartidorLa glicgeno sintasa requiere de un partidor.Transferencia del grupo glucosilo activado de la UDP-glucosa a una molcula de glicgeno, se forma enlace glucosdico entre grupo hidroxilo del C1 del azcar activado y el C4 de un resto de la cadena de glicgeno.

La glicgeno sintasa crea cadenas con enlaces -1,4 no cataliza la formacin de enlaces glucosdicos(-1,6), actuando la enzima ramificante.Glicgeno ramificados:Molcula ms soluble.Aumento en el nmero de extremos no reductores

Degradacin del glicgeno: Glicogenolisis

Glicgeno fosforilasaCataliza fosforlisis del glucgenoUtiliza el Pi para romper el enlace glicosdico -1,4 para dar glucosa 1-fosfatoActa en el extremo terminal no reductor de la molcula de glicgeno

Enzima desramificante:

Bifuncional, actividad tramsferasa y actividad glucosidasa

Glucosa-6-fosfatoGlucosaGlicgenoGlucosa-1-fosfatoGlicgeno fosforilasaFosfoglucomutasaGlucosa-6-fosfatasa(hgado)GlicolisisMsculoUDP-glucosaUTPPPiUDP-G pirofosforilasaPiGlicgeno sintasapartidorBiosntesis de glicgenoDegradacin de glicgeno

Glicogenlisis en el hgadoFosforlisis: fosfatasa rompe ster fosfato resulta como reaccin global la hidrlisis del glicgenoNo se utiliza ni se forma ATP

Regulacin de la sntesis y degradacin de glicgenoGlicgeno sintasa (GS)Glicgeno fosforilasa (GF)

Modificacin covalente fosforilacin/desfosforilacinGS fosforilada (forma b) poco activaGS desfosforilada (forma a) activa

GF fosforilada (forma a) activaGF desfosforilada (forma b) poco activa

Regulacin de la sntesis y degradacin de glicgenoRegulacin alostricaGS fosforilada (forma D o b) poco activaActivada por Glucosa-6-fosfato

GF desfosforilada (forma b) poco activaActivada por AMP

Fosforilasa quinasa y fosfoprotena fosfatasaFosforilasa quinasa: fosforila y activa a GFRegulada por mecanismo de fosforilacin-desfosforilacinEs fosforilada por PKA activndola y es desfosforilada por fosfoprotena fosfatasa, inactivndola.El Ca+2 activa a la fosforilasa quinasa a y b

Regulacin alostrica de la GF heptica por glucosa:Inhibicin directa de la fosforilasa a por la glucosa.Fosforilasa funciona como un receptor de glucosa en el hgado

Glicgeno sintasaSu fosforilacin puede ser catalizada por distintas quinasas (PKA, PK dependiente de calmodulina, PKC, glucgeno sintasa quinasa 3, caseina quinasa I y II) las cuales a estn reguladas por distintos segundos mensajeros de la accin hormonal (AMPc, Ca+2, DAG, otros).

Efecto de la GSK3 sobre la actividad de la glicgeno sintasa

Regulacin de las fosfoprotenas fosfatasaEliminan fosfato de residuos de serina de protenasFormada por subunidades catalticas y varias subunidades reguladoras diferentes.Subunidad G (se une a glicgeno y subunidad cataltica fosfatasa), si es fosforilada por PKA , se libera subunidad cataltica perdiendo actividad.Insulina promueve la activacin de la subunidad cataltica.

Diferencias en la regulacin del metabolismo de carbohidratos en hgado y msculoAccin de glucagn y adrenalina

Regulacin del metabolismo de carbohidratos en el hepatocito

InsulinaPromueve glucogenognesis e inhibe glucogenlisis en hgado y msculo.Estimula el transporte de glucosa en clulas musculares y adipocitos (GLUT-4).Activa a GS e inhibe a GF.

Homeostasis de la glucosa

Preguntas