UNIVERSITATEA DIN BUCURESTI CICLUL 1. LICENTA IN BIOCHIMIE. Biochimie metabolica

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "UNIVERSITATEA DIN BUCURESTI CICLUL 1. LICENTA IN BIOCHIMIE. Biochimie metabolica"

Νίκη Ταρσούλη
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 UNIVERSITATEA DIN BUCURESTI CICLUL 1. LICENTA IN BIOCHIMIE Biochimie metabolica

2 Sinteza glicogenului Luis Leloir (1) Glc + ATP glucokinaza (ficat) Glc 6-P + ADP hexokinaza (muschi) (2) Glc 6-P fosfoglucomutaza Glc 1-P (3) UTP + Glc 1-P UDP-Glc UDP-Glc + PP pirofosforilaza (4) PP + H2O pirofosfataza 2Pi (5) UDP-Glc + (glicogen) n glicogen sintaza UDP + (glicogen) n+1 (6) UDP + ATP nucleozid difosfokinaza UTP + ADP Reactie totala Glucoza + (glicogen)n + 2 ATP (glicogen)n+1 + 2ADP +2 Pi

3 UDP-Glc este forma activata a glucozei 3 Glc Glc 6-P pirofosfataza Pirofosfat anorganic (PPi) Fosfat anorganic (Pi) ATP ADP Nucleozid difosfokinaza UDP UTP

5 Rolul central role al glucokinazei (GK) in mentinerea homeostaziei glucozei. In celulele pancreatice ß, GK tip B este parte dintr-un sensor al glucozei.

5 5 Rolul central role al glucokinazei (GK) in mentinerea homeostaziei glucozei. In celulele pancreatice ß, GK tip B este parte dintr-un sensor al glucozei. Glucoza este transportata in celule prin intermediul transportorului GLUT2. Glicoliza si metabolismul oxidativ al glucozei cresc raportul [ATP]/[GDP] conducand la inactivarea unui canal de potasiu Kir6.2 si ulterior depolarizarea membranei. Ca urmare a influxului ionilor de Ca2+ prin canalul de Ca2+ deschis de voltaj, veziculele de stocare care contin insulina fuzioneaza cu membrana plasmatica, provocand eliberarea hormonului in fluxul sangvin. In ficat, productia glucozo-6-p de catre GK tip L (GKL) precede inmagazionarea glucozei sub forma de glicogen, proces stimulat de insulina. In adipocite si miocite, insulina stimuleaza preluarea si metabolizarea glucozei prin inducerea translocarii GLUT 4 din vezuculele de stocare intracelulare la membrana plasmatica.

6 Glicogen sintaza (GS) este o glicozil transferaza 6 UDP-glucoza + Glicogen primer (n) cel putin 4 resturi UDP + Glicogen (n+1) GS adauga repetitiv resturi glucozil la capatul nereducator al unui glicogen primer (C4) cu formarea de legaturi α-1,4-glucozidice 1991 biosinteza glicogenului prima etapa catalizata de o protein tirozin glucozil transferaza care formeaza o prima legatura glucozidica prin atasarea glucozei la restul Tyr194 a proteinei glicogenina (o proteina de 37 kda) - a doua etapa extensia lantului glucan de la Tyr 194 prin adaugarea succesiva a 7-8 resturi glucozil (donor UDP-Glc) realizata autocatalitic de glicogenina care are o activitate intrinseca UDP-Glc glucozil transferazica Mn 2+ / Mg( 2+ )-dependenta, cand glicogenina si GS sunt asamblate intr-un complex. - GS disociaza de pe glicogenina permitind extensia moleculei de glicogen.

7 1) Sinteza auto-catalizata a unui oligomer glucan de catre glicogenina; 2) extensia lineara a oligomerului glucan catalizata de glicogen sintaza; 3) formarea ramificatiilor catalizata de enzima de ramificare. Repetarea ultimelor doua transformari permite generarea unui glicogen cu MM mare si ramificat in mod normal. Cataliza acestor transformari de izoenzime distincte in ficat si muschi permite reglarea independenta a sintezei glicogenului in cele doua tesuturi 7

8 Enzima de ramificare Formarea de ramificatii α-1,6 creste solubilitatea glicogenului numarul de capete nereducatoare Viteza de transformare scindeaza un fragment terminal de ~ 7 resturi de la un capat nereducator il transfera pe alt brat al glicogenului (care are cel putin 11 resturi glucozil legandu-l α-1,6 cu destul de mare precizie Sinteza glicogenului in fibre musculare in repaus (glicogen)n + Glc + 2 ATP (glicogen)n ADP + 2 Pi Scindarea glicogenului in fibre musculare in contractie (glicogen)n (ADP + Pi) (glicogen)n + 2 Lac +3 ATP Suma Glc + ADP + Pi 2 Lac + ATP 8

9 Glc + ADP + Pi 2 Lac + ATP 9 De ce glicogenul este forma de stocare a energiei metabolice? 1) Viteza de metabolizare maxima 2) Catabolizare si in lipsa O2 3) Permite mentinerea homeostaziei glicemiei

10 Reglarea glicogen sintazei 10 prin fosforilarea unor resturi de Ser din GS, soldata cu inactivarea enzimei GS exista in 2 forme: a (activa, defosforilata, I) si b (inactiva, fosforilata, D) prin activare alosterica a formei b Glucozo 6-P I-independenta, D- dependenta de Glc 6-P ATP ADP + Gluco 6-P Glicogen sintaza-oh Glicogen sintaza-p activa PP-1 inactiva Pi H2O Exista multe protein kinaze implicate in fosforilare si cel putin 9 resturi de Ser fosforilabile, grupate in clustere la capetele N si C Glc 6-P este activator alosteric in conc > 10 mm [conc fizologice 0,2-0,4 mm)

11 11 Protein kinaze implicate in fosforilarea/inactivarea GS: PKA: protein kinaza camp dependenta CaMK: protein kinaza calmodulin dependenta CK1, CK2: cazein kinaz2 GSK3: glicogen sintaza kinaza 3 AMPK: AMP kinaza Fosforilaza kinaza Epinefrina activeaza PKA care scade acivitatea GS direct prin fosforilarea situsului 2 si indirect prin fosforilarea situsului 3 printr-un mecanism necunoscut. GSK3 este o Ser/Thr protein kinaza care fosforileaza si inhiba GS. GSK3 la randul ei este fosforilata si inhibata de Akt protein kinaza din cadrul mecanismului de semnalizare a insulinei

12 De fapt epinefrina si glucagonul prin mesagerul sau secund (camp) regleaza coordonat liza si sinteza glicogenului 12 Epinefrina Forme inactive Adenilat ciclaza Adenilat ciclaza Forme active Hormoni cu actiune hiperglicemianta ATP camp PKA PKA Ca 2+ Fosforilaza kinaza AMP Fosforilaza b Fosforilaza kinaza a Fosforilaza a Glicogen sintaza a G6P Glicogen sintaza b Activare alosterica glicogen + glucoza - glicogen

Reglarea coordonata a lizei si sintezei glicogenului se realizeaza si la nivelul PP-1 13 Glicogen sintaza b Glicogen fosforilaza a PP-1 este formata dintr-o subunitate catalitica C de 37 kda si o

13 Reglarea coordonata a lizei si sintezei glicogenului se realizeaza si la nivelul PP-1 13 Glicogen sintaza b Glicogen fosforilaza a PP-1 este formata dintr-o subunitate catalitica C de 37 kda si o subunitate G de legare a glicogenului de 100 kda C G Glicogen sntaza a Creste sinteza glicogenului PP-1 Glicogen fosforilaza b Scade liza glicogenului Subunit G creste afinitatea de legare a PP-1c la particulele de glicogen Fosforilarea subunitatii G de catre PKA previne legarea la PP-1c Deci, epinefrina si glucagonul care actioneaza prin camp inhiba PP-1 mentinand glicogen fosforilaza si sintaza in forme fosforilate

14 Alt reglator cheie al PP-1 este inhibitorul 1, o proteina mica de 22 kda. 14 PP-1G P Epinefrina PKA activata I-1 P PP-1 inactivata Deci fosforilarile induse de epinefrina concura spre stimularea degradarii glicogenului

15 15

16 Reglarea coordonata a metabolismului glicogenului 16 Glucagon Epinefrina Pr G AC Membraba plasmatica camp ATP ADP PKA Inhibitia PP-1 a2+ Fos K Pi PP1 ATP FosK H 2 O ADP ATP GSa Pi ADP G6P GSb PP1 ATP H2O PP1c. PP1G PP1activ ADP PP1c. PP1G P PP1inactiv AMP GPb PP1 GPa I1 Alta PP I1-P Pi H2O + LIZA - SINTEZA Pi H 2 O Inhibitia PP-1

17 17 Unul dintre multiplele mecanisme prin care insulina controleaza glicogenosinteza

18 Insulina stimuleaza sinteza glicogenului prin activarea PP-1 18 insulina Protein kinaza insulin-sensibila fosforileaza PP-1G la un situs diferit de PKA Receptor Tyr kinaza Protein kinaza sensibila la insulina activata Glicogen sintaza a -OH PP-1 activata Glicogen fosforilaza b-oh

19 In ficat glicogen fosforilaza (GP) este un senzor al glucozei 19 Glicemia normala mg/100 ml (4,4 6,7 mm) Ficatul sesizeaza orice modificare in glicemie. Cand creste glicemia nivel GPa scade rapid. Dupa o perioada de lag, nivelul GSa creste conducand la sinteza glicogenului Legarea glucozei la GPa deplaseaza echilibrul alosteric R T, ceea ce expune Ser 14 -P la hidroliza catalizata de PP-1 PP-1 se leaga puternic la GPa, dar actioneaza catalitic numai cand glucoza induce tranzitia la forma T inactiva. GPb nu leaga PP-1

20 Maladii de stocare a glicogenului 20

21 Tip I: Maladia lui Von Gierke; Defect Glucozo-6-fosfataza hipoglicemie <60 mg/dl datorita lipsei etapei finale a gluconeogenezei afecteaza numai celulele ficatului si renale scade mobilizarea glicogenului produce hepatomegalie scaderea gluconeogenezei conduce la cresterea [lactatului] - lactic acidemie Tip V: Maladia lui McArdle; Defect Glicogen fosforilaza M. scheletici afectat numai M scheletic, enzima hepatica normala crampe musculare, slabiciune dupa exercitiu fizic nu creste nivelul lactatului in sange muschii contin un nivel crescut de glicogen dar cu o structura normala Tip VI: Maladia lui Hers; Defect Glicogen fosforilaza Ficat afectat numai ficatul, enzima M. scheletici normala hepatomegalie datorata nivelului crescut de glicogen dar cu o structura normala dupa administrarea de glucagon nu creste nivelul glicemiei

22 Efectele glucagonului, epinefrinei si insulinei asupra metabolismului glucidic Sursa Efect global glucagon epinefrina insulina Celule αpancreas Hiper glicemiant Medulo suprarenale Hiper glicemiant Celule β pancreas Hipoglicemiant Tinta primara Ficat Muschi>ficat Muschi, ficat, t. adipos Gluconeogeneza Represeaza sinteze Glicogensinteza - Fosforilare -Fosforilare +inductie GS, defosforilare Glicogenoliza + fosforilare + Fosforilare - defosforilare Glicoliza - Represeaza PK - + stimuleaza sinteza enzime camp Fru-2,6 P2 Numai ficat Numai ficat 22

Σχετικά έγγραφα

UNIVERSITATEA DIN BUCURESTI CICLUL 1. LICENTA IN BIOCHIMIE. Biochimie metabolica

UNIVERSITATEA DIN BUCURESTI CICLUL 1. LICENTA IN BIOCHIMIE Biochimie metabolica Catabolismul principalelor tipuri de biomolecule (proteine, polizaharide si lipide) parcurge in celulele aerobe 4 faze 3