Glicogeno

Il glicogeno è il polisaccaride di riserva delle cellule animali (fegato e muscolo!) Polisaccaridi di riserva molto diffusi nel mondo animale/vegetale: mantengono bassa osmolarità nel citosol

Amiloso Polimero lineare di glucoso (1 4)

Amilopectina Polimero ramificato di glucoso (1 4) e (1 6)

Cellulosa Polimero lineare di glucoso (1 4)

Glicogeno Polimero ramificato di glucoso: + ramif. dell’amilopectina (1 ramif. ogni 8-12 residui)

(1 4) e (1 6)

Fegato: glicogeno tot. ~600 kcal Densità > muscolo

Muscolo: glicogeno tot. ~1200 kcal

Glicogeno molto idratato: 1g lega 2 g d’acqua!

Trigliceridi tot. ~125.000 kcal (anidri!)

Gli enzimi che sintetizzano e Gli enzimi che sintetizzano e demoliscono il glicogeno demoliscono il glicogeno sono associati ai granulisono associati ai granuli

Glicogeno-lisi

Avviene a partire dalle estremità non riducenti.

Glicogenon + Pi Glicogenon-1 + glucoso 1-P glicogeno fosforilasi (fosforil-transferasi) tanto! poco! Pi/G1P 100 G1P G6P fosfoglucomutasi

G6P entra nel reticolo endoplasmatico (traslocasi) e viene defosforilato (solo nel fegato!) G6P + H2O glucoso + Pi glucoso 6-fosfato fosfatasi (inducibile)

Glucoso rientra nel citosol attraverso trasportatore ad alta capacità ed esce nel sangue.

La glicogeno fosforilasi agisce fino a 4 residui da una ramificazione. Poi interviene enzima de-ramificante: bifunzionale

transferasi (su ultimi 3 residui) idrolasi su legame (1 6)

La G6Pasi è stabilizzata da una proteina (SP) che lega il CaLa G6Pasi è stabilizzata da una proteina (SP) che lega il Ca2+2+

Glicogeno-sintesi

Glicogenon + UDP-glucoso Glicogenon+1 + UDP glicogeno sintasi (glucosil transferasi)

Glucosio-1-P + UTP UDP-glucoso + PPi UDP-glucoso

pirofosforilasi reazione resa irreversibile dall’idrolisi del PPi a 2Pi

Enzima ramificante Trasferisce ultimi 7 residui da una catena su un’altra catena, in posizione (1 6), a distanza di almeno 4 residui da un’altra ramificazione È una transferasi Aumenta i punti di attacco sulla molecola del glicogeno per enzimi che lo sintetizzano e demoliscono velocità turnover glicogenoGlicogenina Proteina di 37 kDa, funziona da primer x la sintesi del glicogeno (-OH di Tyr) Catalizza autoglicosilazione di 8 residui (da UDP-G), poi subentra la glicogeno sintasi

La glicogeno sintasi non può legare due residui di glucosio, ma soltanto allungare una catena di glucano già esistente.

Infatti, nella prima tappa della sintesi del glicogeno interviene un altro enzima, la tirosina glicosiltransferasi, che attacca un residuo di glucosio al gruppo OH di una Tyr di una proteina detta glicogenina.

La glicogenina estende autocataliticamente la catena con residui donati dall’ UDPG ed a questo punto inizia ad agire la glicogeno sintasi.

La proteina glicogenina (Mr 37 284) innesca la sintesi del glicogeno legando al gruppo –OH di un residuo di Tyr del polipeptide un residuo di glucosio. La reazione utilizza UDP-glucosio e avviene grazie all’attività autocatalitica protein-tirosina glicosiltransferasica. All’estremità non riducente di questa prima unità glucosidica legata alla glicogenina vengono aggiunti altri 7 residui di glucosio ad opera della glicogenina associata alla glicogeno sintasiA questo punto, è possibile l’azione diretta della glicogeno sintasi che si dissocia dalla glicogenina e sintetizza una catena lineare. Non appena il numero di residui aggiunti lo permette, abbiamo l’azione dell’enzima ramificante che aggiunge una seconda estremità non riducente sulla quale la glicogeno sintasi può lavorare e così via.

L’enzima ramificanteL’enzima ramificante che catalizza questa reazione è piuttosto esigente:che catalizza questa reazione è piuttosto esigente:

- il blocco di circa sette residui deve comprendere l’estremità non riducente e il blocco di circa sette residui deve comprendere l’estremità non riducente e deve provenire da una catena lunga almeno undici residui; deve provenire da una catena lunga almeno undici residui;

..

1111

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Struttura della glicogeno transferasiStruttura della glicogeno transferasi

4 residui4 residui

- inoltre il nuovo punto di inoltre il nuovo punto di

ramificazione deve distare ramificazione deve distare

almeno quattro residui dal punto almeno quattro residui dal punto

di ramificazione precedente.di ramificazione precedente.

Regolazione del “ciclo del glicogeno” (sintesi-demolizione)

Glicogeno fosforilasiGlicogeno fosforilasi Glicogeno sintasiGlicogeno sintasi

Allosterica Covalente Allosterica Covalente

Muscolo AMPAMP ADRENALINAADRENALINA G6PG6P ADRENALINAADRENALINA

Fegato GLUCOSOGLUCOSO GLUCAGONEGLUCAGONEINSULINA INSULINA

G6PG6P GLUCAGONEGLUCAGONEINSULINAINSULINA

Solo nel fegato la [glucoso] intracellulare rispecchia la [glucoso] sangue perché il fegato ha un trasportatore del glucoso ad alta capacità e insulino-indipendente (Glut-2)

Regolazione del metabolismo del glicogeno epatico ad opera del glucosio.Regolazione del metabolismo del glicogeno epatico ad opera del glucosio.

si legasi lega

si dissociasi dissocia

Nel fegato operano altri meccanismi non ormonaliNel fegato operano altri meccanismi non ormonali

attivaattiva

L’insulina attiva la proteina fosfatasi 1L’insulina attiva la proteina fosfatasi 1

Benchè l’insulina sia il principale segnale per la sintesi di glicogeno, Benchè l’insulina sia il principale segnale per la sintesi di glicogeno, il Fegato è sensibile alla concentrazione di glucosio nel sangueil Fegato è sensibile alla concentrazione di glucosio nel sangue

e capta o rilascia glucosio a seconda delle necessità.e capta o rilascia glucosio a seconda delle necessità.

Regolazione coordinata del metabolismo del glicogenoRegolazione coordinata del metabolismo del glicogeno