1

ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΤΟΥΤΟΥΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥΓΛΥΚΟΓΟΝΟΥ

∆ηµήτρης∆ηµήτρης ΚαρδάσηςΚαρδάσηςΒιοχηµείαΒιοχηµεία ΑΑ 20072007--20082008

2

∆οµή∆οµή τουτου γλυκογόνουγλυκογόνου

3

4

Χρησιµοποίηση της 6-φωσφορικής γλυκόζης

5

∆ιάσπαση του γλυκογόνου σε 1-Ρ γλυκόζη από τηνφωσφορυλάση του γλυκογόνου

6

∆ιάσπαση γλυκοζιτικών δεσµών α-1,6 από την γλυκοζιτάση α-1,6

7

Μηχανισµός αποδιακλάδωσης στο µόριο του γλυκογόνου

Φωσφορυλάση τουγλυκογόνου

Μεταφοράση

Γλυκοζιτάση α-1,6

8

Μηχανισµός δράσης της φωσφογλυκοµουτάσης

9

Θέση δράσης της φωσφατάσης της 6-Ρ γλυκόζης

10

Η φωσφορυλάση του γλυκογόνου χρησιµοποιείσαν συνένζυµο την φωσφορική πυριδοξάλη (PLP)

11

∆οµή της φωσφορυλάσης του γλυκογόνου και τωνθέσεων πρόσδεσης υποστρωµάτων και ρυθµιστών

12

Γενικός µηχανισµός οξεοβασικής κατάλυσης της φωσφορυλάσης τουγλυκογόνου: δηµιουργία καρβοκατιόντος

13

Στην φωσφορυλάση b, η ισορροπία µεταξύ R και Τ µορφής ευνοείτην µορφή T

14

Ρύθµιση της φωσφορυλάσης του γλυκογόνου στους µυς από τηνενεργειακή κατάσταση του κυττάρου και από τα επίπεδα της 6-P

γλυκόζης (αναστολή από επανατροφοδότηση)

15

Ρύθµιση της φωσφορυλάσης του γλυκογόνου στο ήπαρ από ταεπίπεδα της γλυκόζης

(δεν έχουµε ρύθµιση από το ενεργειακό φορτίο)

Τροφές

16

Ενεργοποίηση της διάσπασης του γλυκογόνου από ορµόνες πουσηµατοδοτούν µέσω του κυκλικού ΑΜΡ

17

∆ιπλή ρύθµιση της κινάσης της φωσφορυλάσης στους µυς(από ορµονικά ερεθίσµατα και από το Ca 2+)

Χ 4 (1200 Kd)

καλµοδουλίνη

18

Τερµατισµός της διάσπασης τουγλυκογόνου

• G πρωτεϊνες: µετατροπή GTP σε GDP µετά τοπέρας του σήµατος

• Φωσφοδιεστεράση: cAMP ATP• PKA φωσφορυλίωση της υποµονάδας α τηςκινάσης της φωσφορυλάσης (εκτός από την β) καλύτερο υπόστρωµα για ην αποφωσφορυλίωσηαπό την PP1

• Αποφωσφορυλίωση της φωσφορυλάσης τουγλυκογόνου από την PP1 (a b)

19

ΣύνθεσηΣύνθεση τουτου γλυκογόνουγλυκογόνου

20

∆οµή της ενεργοποιηµένης γλυκόζης(UDP-γλυκόζη)

Φωσφοδιεστερικός δεσµός

21

Σχηµατισµός της UDP-γλυκόζης

Πυροφωσφορυλάσητης UDP-γλυκόζης

πυροφωσφατάση

Ενέργεια γιατην αντίδραση

2 Pi

22

Σύνθεση γλυκογόνου από ενεργοποιηµένη γλυκόζη(UDP-γλυκόζη)

UDPUDP

23

Η γλυκογενινη είναι απαραίτητη για την έναρξη τηςσύνθεσης του γλυκογόνου (λειτουργία «εκκινητή»)

1. Η γλυκογονίνη είναι διµερές.2. Τα µόρια γλυκόζης ενώνονται σε

κατάλοιπα τυροσίνης3. Η κάθε υποµονάδα προσθέτει 8

µόρια γλυκόζης στην άλληχρησιµοποιώντας UDP-γλυκόζη

4. Μετά αναλαµβάνει η συνθάση ηοποία δεν µπορεί να δράσει εάνδεν υπάρχουν ήδη κατάλοιπαγλυκόζης σε ένα µόριοπροσχηµατισµένου γλυκογόνου(εκκινητής)

24

Structure of the glycogenStructure of the glycogen particle.particle.Starting at a central glycogenin molecule, glycogen chains (12 to 14residues) extend in tiers. Inner chains have two (1n6) branches each. Chainsin the outer tier are unbranched. There are 12 tiers in a mature glycogenparticle (only 5 are shown here), consisting of about 55,000 glucose residuesin a molecule of about 21 nm diameter and Mr 107.

25

Η σύνθεση του ώριµου γλυκογόνου απαιτείένα ένζυµο διακλάδωσης (µεταφοράση)

• Ενζυµο διακλάδωσης: µεγάλη εξειδίκευση(µεταφέρει µια οµάδα 7 καταλοίπων γλυκόζηςπου να προέρχεται από µια αλυσίδα > 11 καταλοίπων).

• Αύξηση της διαλυτότητας• Αύξηση του αριθµού των µη-αναγωγικών άκρων: ταχύτερη σύνθεση και αποικοδόµηση

26

Ενεργειακό κόστος της αποθήκευσης µορίων γλυκόζηςσε γλυκογόνο

Η συνολική απόδοση της αποθήκευσης είναι περίπου 97%.

1 ATP6-Ρ γλυκόζη γλυκογόνοΗ αποθήκευση κοστίζει λίγο παραπάνω από 1 µόριο ΑΤΡ

λαµβάνοντας υπ’ όψιν ότι το 10% των µορίων γλυκόζης τουγλυκογόνου (στα σηµεία διακλάδωσης) µετατρέπονται σεγλυκόζη και όχι σε 1-Ρ γλυκόζη. Η ενεργειακή απόδοση της

οξείδωσης της γλυκόζης είναι 31 µόρια ΑΤΡ.

0 ATP

31 ATP

CO2 + H2O

27

Συντονισµένη ρύθµιση της σύνθεσης και τηςαποικοδόµησης του γλυκογόνου από την επινεφρίνη

28

Ρύθµιση του µεταβολισµού του γλυκογόνουαπό την πρωτεϊνική φωσφατάση 1 (PP1)

PKA

Καταλυτικήυποµονάδα

Υποµονάδα RGI (φέρει την PP1 σεπροσέγγιση µε ταυποστρώµατα)

Αναστολέας

P PΠαρεµπόδισηπρόσδεσης στηνPP1)

RGI

(Πρόσδεση στην PP1και αναστολή)

Προσδένεται στην PP1και την καταστέλει

29

Ρύθµιση του µεταβολισµού του γλυκογόνου από τηνπρωτεϊνική φωσφατάση 1 (PP1) µε φωσφορυλίωση

30

Η ενεργοποίηση της πρωτεϊνικής φωσφατάσης 1 (PP1) από τηνινσουλίνη οδηγεί στην συντονισµένη ρύθµιση της φωσφορυλάσης

(απενεργοποίηση) και της συνθάσης (ενεργοποίηση)

Θέση διαφορετική από την θέσηφωσφορυλίωσης από την PKA

31

Ρύθµιση του µεταβολισµού του γλυκογόνου από ταεπίπεδα της γλυκόζης του αίµατος

32

Ρύθµιση της φωσφορυλάσης του γλυκογόνου στο ήπαρ από ταεπίπεδα της γλυκόζης

(δεν έχουµε ρύθµιση από το ενεργειακό φορτίο)

Τροφές

33

Μηχανιµός ρύθµιση του µεταβολισµού του γλυκογόνου στο ήπαραπό τα επίπεδα της γλυκόζης του αίµατος: ο ρολος της

πρωτεϊνικής φωσφατάσης 1 (PP1)

P

P

P

P

ενεργός ανενεργός

Η µυϊκή φωσφορυλάση δενρυθµίζεται από την γλυκόζη ανενεργός ενεργός

34

ΝόσοιΝόσοι αποθήκευσηςαποθήκευσης τουτου γλυκογόνουγλυκογόνου στονστον άνθρωποάνθρωπο((γλυκογονιάσειςγλυκογονιάσεις) )

35

Glycogen-Engorged Lysosome. This electron micrograph shows skeletal muscle from an infant with type II glycogen-storage disease (Pompe diseasePompe disease). The lysosomes are filled with glycogen because of a deficiency in a-1,4-glucosidase, a hydrolytic enzyme confined to lysosomes. The amount of glycogen in the cytosol is normal.

36

ΝόσοιΝόσοι αποθήκευσηςαποθήκευσης τουτου γλυκογόνουγλυκογόνου στονστον άνθρωποάνθρωπο((γλυκογονιάσειςγλυκογονιάσεις) )