Glicogenosintesi
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La glicogenosintesi è un processo che avviene nel citoplasma delle cellule del fegato e del mucoso e consiste nella conversione del glucosio in glicogeno. Si forma cosi, un glicogeno lineare che successivamente verrà ramificato nella sua struttura definitiva dall'azione di uno specifico enzima ramificante
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[modifica] Cenni generali
In tutti gli animali, il glucosio è conservato sottoforma di granuli di glicogeno, un omopolisaccaride ramificato. La Glicogeno sintasi, è un enzima che interviene nel legare una molecola di glucosio all’estremità non riducente (quella in cui si ha il Glucosio terminale, con il C4 libero) della catena di glicogeno, allungandola. Affinché il glucosio possa essere legato alla catena di glicogeno, è necessario che esso sia legato ad un nucleotide, formando l’Uridindifosfo-glucosio (UDP-glucosio) Questo enzima viene attivato per mezzo di una reazione chimica chiamata defosforilazione, controllata dall’azione ormonale dell’insulina, il cui scopo è quello di ridurre la concentrazione ematica di glucosio e riportarla alla concentrazione fisiologica. Pertanto l’insulina è chiamato ormone ipoglicemizzante.
[modifica] Introduzione alle reazioni che portano alla formazione dell’UDP-glucosio
Il glucosio presente nel fegato, attraverso l’enzima glucochinasi, viene convertito in glucosio-6-fosfato. La stessa cosa, accade per il glucosio che si trova nel muscolo, dove, a seguito dell’azione della esochinasi, viene trasformato in glucosio-6-fosfato. Il glucosio-6-fosfato che si è formato, viene convertito dalla fosfoglucomutasi in glucosio-1-fosfato (cioè un gruppo fosfato è legato al carbonio anomerico). Successivamente, avviene una reazione importantissima, che porta alla formazione dell’UDP-glucosio.
[modifica] Formazione dell’UDP-glucosio
La tappa 1, come mostrato nell'immagine, consiste nella reazione tra il gruppo fosfato del glucosio-1-fosfato (formato precedentemente) e Adenosintrifosfato (ATP) o con un altro nucleoside trifosfato, attaccando il gruppo fosforico in α.
Questa reazione, è catalizzata dall’enzima UDP-glucoso pirofosforilasi, il quale comporta la liberazione di un gruppo pirofosfato dall’ATP (tappa 2) e formazione dell’UDP-glucoso (tappa 4).
Nella tappa 3, il gruppo pirofosfato formatosi, va incontro ad un’altra reazione, catalizzata dalla pirofosfatasi inorganica, il quale è un enzima che scinde il gruppo pirofosfato in due molecole di fosfato inorganico. Lo scopo di quest’ultima reazione è quella di favorire energeticamente la reazione di formazione dell’UDP-glucosio.
[modifica] Formazione della molecola di glicogeno e la glicogenina
Il glicogeno, è una molecola molto ramificata. Per questo motivo, intervengono due enzimi: glicogeno sintasi (preposta per la formazione della catena lineare di glicogeno); e la glicosil-(4 → 6)-transferasi (preposta per la formazione delle ramificazioni) La glicogeno sintasi, affinché possa iniziare la formazione di una nuova catena di glicogeno, è necessario che sia presente un primer, cioè un punto specifico dal quale iniziare la sintesi. Questo primer è chiamato glicogenina, la quale è una proteina che presenta un residuo di tirosina (Tyr194). Al residuo di tirosina, viene legata la prima molecola di glucosio.
[modifica] Formazione della catena lineare di glicogeno (non ramificato)
La glicogenina, è capace di legare le prime 4 unità di glucosio. Una volta formato questo breve tratto della catena di glicogeno, interviene la glicogeno sintasi, la quale prosegue il suo lavoro autonomamente, aggiungendo unità di glucosio. Le unità di glucosio, vengono aggiunte sulle catene non ramificate, dove l'UDP-glucosio, perde la porzione di-nucleotidica, mentre il glucosio viene legato dall'enzima all'estremità non riducente della catena. La glicogeno sintasi, è un enzima che agisce linearmente, ma non è capace di creare delle ramificazioni.
[modifica] Formazione delle ramificazioni nella catena di glicogeno
A questo scopo interviene un altro enzima, chiamato glicosil-(4 → 6)-transferasi. L’enzima, ha la capacità di staccare circa sette residui di glucosio dalla estremità non riducente della catena lineare di glicogeno, ed attaccarli ad un’altra catena (o sempre alla stessa), che abbia almeno (circa) 11 o 12 residui di glucosio. Affinché possa formarsi una ramificazione deve formarsi un legame o-glicosidico α1→6, tra il gruppo –OH del carbonio anomerico di un residuo terminale di glucosio ed il carbonio 6 (C-6) della catena lineare di glicogeno. Una volta terminata la sintesi della molecola di glicogeno, la glicogeno sintasi si stacca dalla neo-molecola di glicogeno sintetizzata, la quale però rimane ancora legata alla glicogenina
[modifica] Attivazione della glicogeno sintasi
La glicogeno sintasi, enzima chiave di questo processo biochimico, necessita di essere attivato affinché possa svolgere la sua funzione catalitica. La sua attivazione (glicogeno sintasi a) è strettamente legata alla defosforilazione dei suoi residui di serina da una fosfoproteina fosfatasi, la quale rimuove i gruppi fosforici dai residui di serina. Mentre la sua inattivazione (glicogeno sintasi b) è strettamente legata alla fosforilazione dei suoi residui di serina da parte di una proteina chinasi, la quale aggiunge i gruppi fosforici ai residui di serina dell’enzima. Questo evento biochimico (glicogenosintesi) è opposto alla demolizione del glicogeno (glicogenolisi).
