Регуляция гликолиза и гликогенолиза

Как отмечалось ранее, три гликолитических реакции являются необратимыми. Это реакции, катализируемые гексокиназой, фосфофруктокиназой и пируваткиназой; они являются главными участками, на которых происходит регуляция гликолиза по аллостерическому механизму. Отрицательными модуляторами регуляторных ферментов гликолиза являются АТФ, НАДН, которые ингибируют гликолиз и тем самым предотвращают дальнейшее накопление этих веществ. Активирующее действие на эти ферменты оказывают АМФ и АДФ (положительные модуляторы).

Кроме того, скорость процесса гликолиза зависит от поступления в клетку исходных продуктов и накопления ряда промежуточных метаболитов. Так, гексокиназа ингибируется также продуктом этой реакции глюкозо-6-фосфа- том. Роль главного регуляторного фермента гликолиза играет фосфофрукто- киназа, которая, кроме АТФ, ингибируется цитратом — центральным метаболитом цикла трикарбоновых кислот.

Регуляторным ферментом гликогенолиза является гликогенфосфорилаза — первый фермент в катаболической цепи мобилизации гликогена. Этот фермент переводит углеводы из запасной формы в форму метаболически активную (фосфорилированную). Фермент фосфорилаза существует в двух формах, одна из которых (фосфорилаза а) активна, в то время как другая (фосфорилаза Ь) неактивна. Обе формы могут диссоциировать на одинаковые субъединицы. Фосфорилаза b состоит из двух субъединиц, а фосфорилаза а — из четырех. Превращение фосфорилазы b в фосфорилазу а осуществляется фосфорилированием белка по уравнению

Катализируется эта реакция ферментом киназой фосфорилазы Ь, который также существует как в активной, так и неактивной формах. Активация киназы фосфорилазы b происходит подобно активации фосфорилазы, т. е. путем ее фосфорилирования, которое катализируется цАМФ-зависимой протеин кина- зой (гл. 13). Важная роль в активации киназы фосфорилазы принадлежит также Са2+-кальмодулину — белку, участвующему в регуляции активности многих киназ (гл. 13). Активация протеинкиназы при участии цАМФ, который, в свою очередь, образуется из АТФ в реакции катализируемой аденилатцикла- зой, стимулируется гормонами адреналином и глюкагоном. Увеличение содержания этих гормонов приводит в результате каскадной цепи реакций к превращению фосфорилазы b в фосфорилазу а и, следовательно, к освобождению глюкозы в виде глюкозо-1 -фосфата из запасного полисахарида гликогена. Обратное превращение фосфорилазы а в фосфорилазу b катализируется ферментом протеинфосфатазой. На рис. 18.6 приведен каскадный механизм мобилизации гликогена. Активация первого фрагмента каскада — аденилатцик- лазы — в конечном счете активирует распад гликогена и одновременно ингибирует фермент его синтеза — гликогенсинтазу (гл. 20). Следовательно, фосфорилирование гликогенфосфорилазы и гликогенсинтазы приводит к противоположным изменениям их активности: гликогенсинтаза ингибируется, а гликогенфосфорилаза активируется, что вызывает повышение содержания глюкозы в мышцах, печени и крови, т. е. происходит быстрое включение реакций, поставляющих энергию.

Кроме указанного выше механизма активации фосфорилазы, фосфорилаза b активируется по аллостерическому механизму: АМФ — положительный

Каскадный механизм регуляции процесса гликогенолиза

Рис. 18.6. Каскадный механизм регуляции процесса гликогенолиза

эффектор, а конкурирующий с ним АТФ — отрицательный, т. е., будучи связанным с фосфорилазой b, он не способен вызывать то изменение конформации, которое усиливает активность фермента. Как отмечалось выше, следует помнить, что активность киназы фосфорилазы b регулируется не только путем фосфорилирования—дефосфорилирования, но она также активируется ионами кальция. Это происходит за счет взаимодействия фермента с Са2+-связы- вающим белком кальмодулином, который участвует во многих видах воздействия кальция на клетку.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >