Metabolismo del glucógeno

Glucógeno: un polisacáridomuy ramificado

100-400Å, aprox. 15000 unid. de Glc, 1 ramif cada 8-14 unid., enzimas

¿Porqué usar glucógeno?

• Permite acumular Glc sin subir demasiado la presión osmótica: [Glc] = 0.4 M; [Glcg] = 10 nM

• Permite procesar un sustrato oxidable aún en forma anaeróbica o microaeróbica, con las grasas no se puede

• Permite una movilización rápida, que tampoco se puede con las grasas

• Las grasas no pueden ser convertidas en Glc, se necesita una fuente de este HdeC

Inhibe a la proteína fosfatasa-1Inhibidor-1

Defosforilación de proteínasProteína fosfatasa-1

Proteína que une Ca y fosforilasakinasa

Calmodulina

Fosforila a la glucógeno fosforilasaFosforilasa kinasa

Fosforilación de FK y de GSProteína kinasa A

Síntesis de glucógenoGlucógeno sintasa

Degradación del glucógenoGlucógeno fosforilasa

ActividadNombre

HK o GK

Glucosa + ATP Glc-6-P + ADPPGI

Glc-6-P Glc-1-P

UDPG PPasa

Glc-1P + UTP UDPGlc + PPi ΔG~0

PPi + H2O 2 Pi ΔG= -33.5 kJ/mol

sintasa

(Glucosa)n + UDPGlc (Glucosa)n+1 + UDP ΔG= -14 kJ/mol

Síntesis del glucógeno

Luis F. Leloir (1906-1987)

-uridina

Modelo para la síntesis de glucógeno mediante la glucogenina (GN), glucógenosintasa (GS) y enzima ramificante

(1) GN es autoglicosilada, uniendo Glc a Tyr-194 (2) GN elonga el polímero hasta 8 unidades (3) GS se une (4) GS elonga el polisacárido (glucógeno) usando el cebadorproducido por GN. (5) Actúa la enzima ramificante

Modelos para la autoglucosilación de la glucogenina

Cebado intersubunidad

Cebado intrasubunidad

Acción de la enzima ramificante

Degradación del glucógeno

fosforilasa

Fosfato de piridoxal

Degradación del glucógeno: mecanismo de la fosforilasa

Act. transferasa

Act. glucosidasa

Degradación del glucógeno: desramificación

Prot. kinasa dep. de

AMPc i n act .

Prot. kinasa dep. de

AMPc act i va

cAMP

+

Glucógeno sintasaact i va

Glucógeno sintasa

i nact i vaATP ADP

P

Fosforilasa kinasa

i nact i va

Fosforilasa kinasaact i va

ATP ADPP

Glucógeno fosforilasai n act i va

Glucógeno fosforilasa

act i vaATP ADP

P

Ca+++

Regulación recíproca de las vías de síntesis y degradación del glucógeno

Cascada de amplificación de la

señal G lucagón

Receptor de glucagón

Proteína GGTP

Adenilato ciclasa

ATP AMPc

Inhibición glucólisis Degradación del

glucógeno

PKAi PKAa

P

Mecanismos de señalización dependientes

de proteína G

Más de 1000 receptores de señales que interaccionan con proteína G

Hormona

Receptor Proteína G

GDP

Enzima

Receptor Proteína GGTP

S P

Receptor Proteína GGTP

γ β

γ β

Enzima

Enzima

ATP AMPc

AMPc

AMPc AMPc

AMPc

+

R

C

R

C

CC

RR

adenilatociclasa

PATP ADP

Teofilina ΘCafeína Θ

Respuestas mediadas por receptor de glucagón en hígado

cafeínateofilina

guanina adenina

Respuestas mediadas por receptor αadrenérgico sobre la fosforilasa en células

musculares

RE calmodulina

Fosforilasakinasa

Fosforilasa (activa)

Proteína GReceptor

α-adrenérgico

Adrenalina

+ ve

Fosfolipasa C - γ

Respuestas mediadas por receptor α adrenérgico sobre la fosforilasa y rec. Ins en células musculares

Epinefrina

Receptor α1-adrenérgico

Proteína GGTP

Fosfolipasa C

inactiva

Fosfolipasa C

Activa

Rec. de insulinaactvo

Rec. de insulinainact.

P

Fosfatidilinositol4,5-bisfosfato

Diacilglicerol

Inositol1,4,5-trisfosfato

Retículo endoplásmico

Ca2+

Ca2+ Proteína quinasa Cinactiva

Proteina quinasa CActiva

cit

reCa2+

re

Ca2+

re

CM

CM

Ca2+

Glcgn Fosforilasa

inactiva

Glcgn Fosforilasa

Activa

ATP

ADP

ATPADP

P

Las defosforilaciones son inhibidas por la misma señal que causa fosforilaciones

GMGlcgn Pp1c

GMGlcgn Pp1c

P

P

GMGlcgn Pp1c

P

ATPADP

ATPADP

Adrenalina

PKA

Insulina PK estim. x Insulina

Menos activa

Más activa

Inactiva

Control alostérico directo

Glc6PFK

fosfatasa

P

P

ATP ADP

Glucógenosintasa a(activa)

Glucógenosintasa b(Inactiva)

Glucógenosintasa b(- activa)

P

PGlc

FKP

P

AMP

AMP

AMP

ATP o G6P

Forma R(activa)

Forma T(-activa)

Forma T(activa)

fosforilasa b fosforilasa b fosforilasa a

Forma R(activa)

P

P

Glc

fosforilasa a

fosfatasa

ATP ADP

defosforila y activaGlucógeno Sintasa

defosforila e inactivaGlucógeno Fosforilasa

La insulina promueve la localización delGLUT 4 en la membrana plasmática

Calmodulina

Flujo neto hacia B = 10

Flujo neto hacia B = 48

Ciclo de sustrato

Actividad

tiempo (min)

Glucógeno sintasa

Fosforilasa a

2 4 6 8

Lac + NAD+ Pir + NADH + H+

Glucosa

NAD+

NADH

EtOH + NAD+ AcOH + NADH + H+

AcCoA

3PGA

Fru6P

CO2

PPRC

Pi

Glc6P Glc1P ADPGlc

Starch SucroseCHLOROPLAST CYTOSOL

Pi

Glucans

GlucoseMaltose

Triose-P

Triose-P

Fru16P2

Sucrose-P

HexoseP

P

Fru26P2

Transport

Respiration

1

23

4

NST

TPT

PPTPEP

Pi Pi

PEP

[Glc] (mM)0 5 10 15 20

Velo

cida

d re

lativ

a

0

20

40

60

80

100

Glicemia normalv=50

Glicemia aumentadapor ingesta de H de C

v=75

Δv = 25 (50%)

Glucoquinasa

Hexoquinasa

PEP

Pyr

ADPVacuole

HCO3- Pi

OAA

Pi

H+

H+

H+

PPi 2 Pi

MalNAD+NADH

ATPPKcPEPC

ATPH+

ADP + Pi

MitochondrionPyr OAA

NAD+NADH

CO2

Acetyl-CoACO2

TCAcycle

CO2Biosynthetic precursors

2 e-

Rotenone InsensitiveNADH dehydrogenase

Alternativeoxidase

UQ

Complex I Complex III Cytochromeoxidase

ATPADP + Pi ATPADP + Pi ATPADP + Pi

2 H+ + ½ O2 H2O

PDC

Excretion tothe

environment

Sucrose

Ga3P DHAP

NADP+

NADPH1,3-DPGA

3-PGA

NAD+ + Pi

NADH

ATPADP

PPiUTP

UDP-Glc

Cytosol

Fru

ADP

ATP

ADP

ATP PPi

Pi

Glc

ADP

ATP

UDP

Fru-6-P

Glc-6-PGlc-6-P

Glc-1-P

Fru-1,6-P2

H2O

1

3

2

45

8 8

6

7

11

1213

14

15

1619

18

20

17

22

21

PiPi

PiPi

Sucrose

Fru

Fru6PGlc1P

UDPGlc

Glc6P

Fru6P

Fru16P2

Pi

PPi

PPiUTP

UTP

UDP

Cytosol Plastid

Triose-P

UDP

UDP

Respiration

Glc1P

Glc6P

ADPGlc

ATP PPi

StarchADP

Triose-P

Fru6P

Fru16P2

Glc6P

?X

TPT

GPT

PPi

ADP

ATP

ADP

ATP PPi

Pi

UDP

Fru-6-P

Glc-6-P

Glc-1-P

Fru-1,6-P2

UTP

Sucrose

Ga3PDHAP

NADH

1,3-bisPGA

3PGA

NAD+ Pi+

Pi

HCO3-PEP

OAA

Mal

Pyr

NADPH

NADP+

ADPATP

NADH

NAD+

ADP

ATP

Respiration

FruUDP-Glc

Pyr Pi OAA

Mal

PEPC

Cytosol

PKc

Glc-6-P

ADP

ATP PPi

Pi

Fru-6-P

Fru-1,6-P2

Sucrose

PFK PFP

ATP

ADP HCO3-

PEP

_

Mitochondrion

Pyr

Acetyl-CoA

CO2 PDC

Cit

IC

TCAcycle

2 OG

Mal

ATPADP + Pi

2 e- + 2 H+ + ½ O2 H2O

miETC

Fru-2,6-P2+

+Glc-6-P

_ MalGluAspATP

+Asp

_Glu

ATP

_

PDC kinaseNH4

++

NADHAcetyl-CoA

__ PyrADP

NADH__

_