Glucogenólisis: degradación del glucógeno y regulación de su síntesis

Glucogenólisis: Proceso de Degradación del Glucógeno

La glucogenólisis es la vía metabólica contraria a la síntesis de glucógeno. En este proceso, se degrada el glucógeno para obtener glucosa. Se activa cuando la concentración de glucosa en sangre está baja (hipoglucemia).

Fases de la Glucogenólisis

1. Acortamiento de las cadenas

La enzima glucógeno fosforilasa deja de atacar enlaces glucosídicos α (1→4) a cuatro residuos del punto de ramificación. La estructura resultante se denomina dextrina límite y la fosforilasa no puede degradarla más.

2. Eliminación de las ramificaciones

Las ramificaciones se eliminan gracias a dos tipos de actividad enzimática de una única proteína bifuncional, la enzima desramificadora.

• Actividad transferasa: Se retiran 4 residuos de la ramificación de la parte externa y se transfieren al extremo no reductor de otra cadena, alargándola.
• Actividad α (1→6) glucosidasa: El residuo de glucosa que queda unido en un enlace α (1→6) es retirado hidrolíticamente, liberándose glucosa libre.

La cadena glucosídica está ahora disponible de nuevo para ser degradada por la glucógeno fosforilasa hasta que se alcanzan unidades de 4 residuos desde la siguiente ramificación.

3. Conversión de la glucosa-1-fosfato en glucosa-6-fosfato

La glucógeno fosforilasa continúa cortando hasta que la ramificación tiene 4 residuos, instante en el que se repite el ciclo desde el paso 1.

4. Degradación lisosómica del glucógeno

La enzima lisosómica α (1→4) glucosidasa degrada continuamente una pequeña cantidad del glucógeno. Debido a que los tejidos musculares y adiposo carecen de glucosa-6-fosfatasa, no pueden convertir la glucosa-6-fosfato formada por la degradación del glucógeno en glucosa, por lo que estos tejidos no aportan glucosa a la sangre. Sin embargo, el hígado sí posee la glucosa-6-fosfatasa y, por lo tanto, libera glucosa a la sangre.

Regulación de la Síntesis de Glucógeno

La glucógeno sintasa A (forma activa) tiene tres residuos de Ser cerca de su extremo carboxilo que son fosforilados por la glucógeno sintasa quinasa 3 (GSK3). Esto convierte la glucógeno sintasa en la forma inactiva (glucógeno sintasa B). La acción de la GSK3 requiere una fosforilación previa (cebador) por la caseína quinasa.

La insulina desencadena la activación de la glucógeno sintasa B bloqueando la actividad de la GSK3 y activando una fosfoproteína fosfatasa (PP1 en el músculo). En el músculo, la adrenalina activa la PKA, que fosforila la proteína señalizadora del glucógeno en un sitio que produce la disociación de la PP1 del glucógeno.

La glucosa-6-fosfato favorece la desfosforilación de la glucógeno sintasa al unirse a ella y promover una conformación que es un buen sustrato de la PP1. La glucosa también promueve la desfosforilación; la unión de glucosa a la glucógeno fosforilasa A fuerza un cambio de conformación que favorece la desfosforilación a glucógeno fosforilasa B, eliminando así su inhibición de la PP1.

La unión de la insulina a su receptor activa una tirosina proteína quinasa en el receptor, la cual fosforila el sustrato-1 del receptor de insulina (IRS-1). A continuación, la fosfotirosina de esta proteína se une a la fosfatidilinositol-3-quinasa (PI-3-K) que convierte el fosfatidilinositol-4,5-bifosfato (PIP2) de la membrana en fosfatidilinositol-3,4,5-bifosfato (PIP3). Una proteína quinasa (PDK-1) que es activada por la unión de PIP3 activa una segunda proteína quinasa (PKB), la cual fosforila la glucógeno sintasa quinasa 3 (GSK3). La inactivación de la GSK3 permite que la fosfoproteína fosfatasa 1 (PP1) desfosforile la glucógeno sintasa, convirtiéndola en su forma activa. Así, la insulina estimula la síntesis de glucógeno.