Glykogenogenese er en metabolisk vej for syntesen af glykogen fra glucose , der sker ved forbrug af energi i form af ATP og UTP . Glykogenese forekommer i alt væv hos dyr , men det foregår hovedsageligt i leveren og musklerne . Glykogensyntese sker under fordøjelsen (i absorptionsperioden , dvs. 1-2 timer efter kulhydratindtagelse [1] [2] .
"Udgangspunktet" for glykogenogenese er glucose-6-phosphat . Glucose-6-phosphat kan fremstilles ud fra glucose i en reaktion katalyseret af isoenzymerne hexokinase I og hexokinase II i muskler og hexokinase IV ( glukokinase ) i leveren:
D-glucose + ATP → D-glucose-6-phosphat + ADP .Imidlertid kan diætglukose tage en mere kompleks vej til glucose-6-phosphat. Det kommer først ind i erytrocytterne , hvor det omdannes glykolytisk til laktat . Derefter kommer laktat ind i leveren, hvor det under gluconeogenese bliver til glukose, og derefter glukose-6-phosphat [2] .
For at starte glykogensyntese skal glucose-6-phosphat omdannes til glucose-1-phosphat af enzymet phosphoglucomutase :
Glucose-6-phosphat ⇌ glucose-1-phosphat [2] .Glucose-1-phosphat omdannes yderligere til UDP-glucose af UDP-glucose pyrophosphorylase , som er et nøgletrin i glykogensyntese [3] .
Glucose-1-phosphat + UTP → UDP-glucose + PP iDenne reaktion med dannelse af nukleotid-sukker under cellulære forhold er irreversibel , derfor er glykogenogenese også irreversibel. Kondensationen af uridintriphosphat med glucose-1-phosphat har en lille positiv ændring i Gibbs energi , men under denne reaktion frigives pyrophosphat (PP i ), som hurtigt hydrolyseres af pyrophosphatase , og denne reaktion er meget eksergonisk ( ΔG'o = -19,2 kJ/mol). Koncentrationen af pyrophosphat i cellen holdes således lav, og dannelsen af nukleotid-sukker er energetisk gavnlig for cellen. Faktisk stimulerer den hurtige involvering af reaktionsproduktet i andre reaktioner, som lettes af den store negative værdi af Gibbs-energiændringen under pyrophosphathydrolyse, yderligere biosyntesereaktioner [4] .
UDP-glucose er en direkte donor af glucoserester i reaktionen katalyseret af glykogensyntase , som katalyserer overførslen af en glucoserest fra UDP-glucose til den ikke-reducerende ende af et forgrenet glykogenmolekyle [3] .
Glykogensyntase skaber (α1→4)-glykosidbindinger, men den er ikke i stand til at skabe (α1→6)-glykosidbindinger , som er placeret ved glykogenforgreningspunkter. Disse bindinger dannes af det glykogenforgrenende enzym eller amyl-(1→4)-(1→6)-transglycosylase eller glycosyl-(4→6)-transferase . Det glykogenforgrenende enzym katalyserer overførslen af et terminalt fragment af 6 eller 7 glucoserester fra den ikke-reducerende ende af en glykogengren på mindst 11 rester til hydroxylgruppen ved det sjette atom af glucoseresten placeret nedenfor, og det kan tilhøre enten samme eller en anden kæde. Der skabes således en ny gren af glykogen [5] .
Yderligere glucoserester kan tilføjes til den nye glykogengren ved indvirkning af glykogensyntase. Det biologiske punkt med forgrening af glykogenmolekylet er, at det øger opløseligheden af glykogen og øger antallet af dets ikke-reducerende ender, som er aktivitetsstederne for glykogenphosphorylase ( glykogenolysens vigtigste enzym ) og glykogensyntase [5] .
Glykogensyntase kan ikke starte syntesen af en ny glykogenkæde fra bunden. For at gøre dette har hun brug for et frø, som kan være en (α1→4)-polyglukosekæde eller en gren, der indeholder mindst 8 glucoserester. Dannelsen af frøet tilvejebringes af proteinet glycogenin , som både er stedet for frøsyntese og katalysatoren for denne proces. Det første trin i syntesen af et nyt glykogenmolekyle er overførslen af en glucoserest fra UDP-glucose til hydroxylgruppen i tyrosinaminosyreresten Tyr 194 af glykogenin , på grund af proteinets glucosyltransferaseaktivitet. Den voksende kæde forlænges ved successiv tilføjelse af 7 eller flere glucoserester, hver fra UDP-glucose, en reaktion også katalyseret af glycogenin. På dette stadium er glykogensyntase inkluderet i syntesen af glykogen, hvilket giver yderligere forlængelse af glykogenkæden. Derefter er glykogenin som en del af en β-partikel, kovalent bundet til den eneste ikke-reducerende ende af glykogenmolekylet [5] .
Reguleringen af glykogenogenesen udføres i forbindelse med glykogenolyse (glykogennedbrydning) efter typen af skift. Dette skifte sker under overgangen fra den absorberende tilstand til den post-absorberende tilstand, såvel som når hviletilstanden skifter til den fysiske arbejdsform. I leveren udføres det med deltagelse af hormonerne insulin , glukagon og adrenalin , og i musklerne - insulin og adrenalin. Deres virkning på syntesen og nedbrydningen af glykogen er medieret af en reversering af aktiviteten af to nøgleenzymer: glykogensyntase (glykogenogenese) og glykogenfosforylase (glykogenolyse) gennem deres fosforylering /dephosphorylering [6] .