A glikogenezis a glikogén glükózból történő szintézisének metabolikus útja , amely energiafelhasználással történik ATP és UTP formájában . A glikogenezis az állatok minden szövetében előfordul, de főként a májban és az izmokban zajlik . A glikogénszintézis az emésztés során (a felszívódási periódus alatt, azaz a szénhidrátbevitel után 1-2 órával [1] [2]) megy végbe .
A glikogenogenezis "kiindulópontja" a glükóz-6-foszfát . Glükóz-6-foszfát állítható elő glükózból olyan reakcióban , amelyet a hexokináz I és hexokináz II izoenzimek katalizálnak az izmokban és a hexokináz IV ( glukokináz ) a májban:
D-glükóz + ATP → D-glükóz-6-foszfát + ADP .Az étrendi glükóz azonban bonyolultabb úton is eljuthat a glükóz-6-foszfátig. Először az eritrocitákba kerül, ahol glikolitikusan laktáttá alakul . Ezután a laktát a májba kerül, ahol a glükoneogenezis során glükózzá, majd glükóz-6-foszfáttá alakul [2] .
A glikogénszintézis elindításához a glükóz-6-foszfátot a foszfoglükomutáz enzimnek glükóz-1-foszfáttá kell alakítania :
Glükóz-6-foszfát ⇌ glükóz-1-foszfát [2] .A glükóz-1-foszfátot tovább alakítja UDP-glükózzá az UDP-glükóz pirofoszforiláz , amely a glikogén szintézis kulcsfontosságú lépése [3] .
Glükóz-1-foszfát + UTP → UDP-glükóz + PP iA nukleotid-cukor képződésének ez a reakciója celluláris körülmények között irreverzibilis , ezért a glikogenogenezis is irreverzibilis. Az uridin-trifoszfát glükóz-1-foszfáttal való kondenzációja enyhén pozitív változást okoz a Gibbs-energiában , azonban a reakció során pirofoszfát (PP i ) szabadul fel, amelyet a pirofoszfatáz gyorsan hidrolizál , és ez a reakció erősen exergonikus . (ΔG' o = -19,2 kJ/mol). Így a pirofoszfát koncentrációja a sejtben alacsonyan tartható, és a nukleotid-cukor képződése energetikailag előnyös a sejt számára. Valójában a reakciótermék gyors részvétele más reakciókban, amit a pirofoszfát-hidrolízis során a Gibbs-energiaváltozás nagy negatív értéke segít elő, további bioszintézis -reakciókat ösztönöz [4] .
Az UDP-glükóz a glükózmaradékok közvetlen donora a glikogén-szintáz által katalizált reakcióban , amely katalizálja a glükózmaradék átvitelét az UDP-glükózból egy elágazó glikogénmolekula nem redukáló végére [3] .
A glikogén szintáz (α1→4)-glikozidos kötéseket hoz létre, azonban nem képes (α1→6)-glikozidos kötéseket létrehozni , amelyek a glikogén elágazási pontjain helyezkednek el. Ezeket a kötéseket az glikogén-elágazó enzim , vagy az amil-(1→4)-(1→6)-transzglikoziláz vagy a glikozil-(4→6 )-transzferáz hozza létre . A glikogén-elágazó enzim egy 6 vagy 7 glükózmaradékból álló terminális fragmens átvitelét katalizálja egy legalább 11 aminosavból álló glikogénág nem redukáló végéről az alatta található glükózmaradék hatodik atomján lévő hidroxilcsoportba, és tartozhat ugyanahhoz vagy másik lánchoz. Így a glikogén új ága jön létre [5] .
A glikogén szintáz hatására további glükózmaradékok adhatók az új glikogén ághoz. A glikogénmolekula elágazásának biológiai lényege, hogy növeli a glikogén oldhatóságát és növeli a nem redukáló végeinek számát, amelyek a glikogén-foszforiláz (a glikogenolízis fő enzime ) és a glikogén-szintáz aktivitási helyei [5] .
A glikogén-szintáz nem tudja a semmiből elindítani egy új glikogénlánc szintézisét. Ehhez magra van szüksége, amely lehet (α1→4)-poliglükóz lánc vagy legalább 8 glükózmaradékot tartalmazó ág. A mag képződését a glikogenin fehérje biztosítja , amely egyszerre a mag szintézisének helye és ennek a folyamatnak a katalizátora . Az új glikogén molekula szintézisének első lépése az UDP-glükózból a glükózmaradék átvitele a glikogenin Tyr 194 tirozin aminosavának hidroxilcsoportjába , a fehérje glükozil-transzferáz aktivitása miatt. A növekedési lánc meghosszabbodik 7 vagy több glükózmaradék egymás utáni hozzáadásával, mindegyik UDP-glükózból, ezt a reakciót szintén a glikogenin katalizálja. Ebben a szakaszban a glikogén szintézis részt vesz a glikogén szintézisében, ami a glikogén lánc további meghosszabbítását biztosítja. Ezt követően a glikogén egy β-részecske részeként, kovalensen kötődik a glikogénmolekula egyetlen nem redukáló végéhez [5] .
A glikogenogenezis szabályozása a glikogenolízissel (glikogén lebontással) együtt történik, az átkapcsolás típusa szerint. Ez a váltás az abszorpciós állapotból a posztabszorpciós állapotba való átmenet során, valamint a nyugalmi állapot fizikai munkamódba való átállásakor következik be. A májban az inzulin , a glukagon és az adrenalin , az izmokban pedig az inzulin és az adrenalin hormonok részvételével történik. A glikogén szintézisére és lebontására gyakorolt hatásukat két kulcsenzim, a glikogén-szintáz (glikogenogenezis) és a glikogén-foszforiláz (glikogenolízis) aktivitásának megfordítása közvetíti foszforilációjuk /defoszforilációjuk révén [6] .