METABOLISMO DEL GLUCÓGENO

ETABOLISMO DE LOS CARBOHIDRATOS. 5. El glucógeno.

SÍNTESIS Y DEGRADACIÓN DEL GLUCÓGENO

Estructrura del glucógeno

El glucógeno es un homopolisacárido de glucosas unidas mediantes enlace α-1,4. Encontramos frecuentemente ramificaciones en las que la glucosa se une por enlace 1,6. El glucógeno no es una molécula, sino una partícula, ya que no solo es un polisacárido de glucosa sino que está unido a una proteína.

Esta partícula se caracteriza por tener muchos extremos libres no reductores, el C4 tiene su hidroxilo libre. Tantos extremos libres nos hace ver que es una molécula muy ramificada. Incluso se podría decir que en el origen existe un grupo hidroxilo, esta vez en el C1 (flecha azul), pero en este extremo se sitúa la proteína glucogenina.

Una partícula de glucógeno puede contener 5 x 10exp4 residuos de glucosa. Tiene un peso molecular muy elevado. Es enorme.

Etapas en la síntesis del glucógeno

Formación de Glucosa 1P

Glucosa 6P ↔ Glucosa 1P (Por la fosfoglucomutasa)

Las primeras moléculas “precursoras” son moléculas fosforiladas de glucosa. La G6P puede derivar, ya hemos visto, la ruta glucolítica, la de pentosas, y metabolismo de glucógeno.

Formación de UDP- glucosa

Glucosa 1P + UTP ￫ UDP-glucosa + Pirofosfato (PPi) (UDP-glucosa pirofosforilasa)

La UDP-glucosa es el precursor directo, el donador inmediato de restos de glucosa (monómero activado de la glucosa) en la síntesis de glucógeno. Este paso requiere la utilización de energía.

Polimerización

-Formación del polímero lineal:

Es llevado a cabo por la glucógeno sintasa y libera UDP. Es la unión de glucosas. En la situación inicial no existen las ramificaciones. Esta enzima lleva a cabo el crecimiento de una manera secuencial , de una en una. Se encarga del crecimiento del tronco y de las ramificaciones (no de su origen). La glucógeno sintasa necesita un cebador (mayor de 8 residuos) de glucógeno, de cuya síntesis se encargará la glucogenina, que en realidad es una enzima.

Formación del punto de ramificación:

Se cataliza un corte de una unidad de 6 o 7 residuos de glucosa, del tronco o de la rama, y la empalma a un C6. La enzima ramificante es la Glucosil (4-6) transferasa. Una vez que tenemos una rama de 6 o 7 residuos la glucógeno sintasa se encarga del crecimiento del tronco y de la rama. Si hay más de una rama, habrá más de una glucógeno sintasa (una por cada rama). Son procesos muy rápidos.

Formación del cebador:

La glucogenina es una proteína con doble actividad catalítica distinta que sintetiza un polímero de 8 residuos de glucosa.

Incorpora el primer residuo de glucosa del cebador, (acción proteína glucosil transferasa de la glucogenina) que estará unido covalentemente directamente a la enzima (autoglicosilación), en el aa Tyr194, por su grupo hidroxilo libre que le permite modificaciones covalentes como la fosforilación o la glucosilación. La glucosa es aportada por la UDPglucosa. Las otras incorporaciones son diferentes, el sustrato ya no es la tyr194 sino el C4 de la glucosa.

Ensamblaje con la glucógeno sintasa, formando un complejo (interacción proteína/proteína).

Formación de un cebador de 8 residuos (acción glucosil 4-transferasa de la glucogenina)

Comienza a actuar la glucógeno sintasa

Acción combinada de la glucógeno sintasa y la enzima ramificante (rotura del complejo).

Formación de la partícula de glucógeno.

Etapas en la degradación del glucógeno

Rotura de enlaces α(1,4):

La glucógeno fosforilasa ataca y rompe los enlaces α-1,4, lo cual requiere la presencia de Pi. Esta enzima ataca todos los extremos no reductores del glucógeno. Son muchas las enzimas que trabajan secuencialmente, y esto genera moléculas de glucosa-1P, nunca solo glucosa.

Así se va acortando. En las ramas llega un momento que la enzima no puede cortar más, cuando quedan cuatro residuos para terminar se necesita de otra acción enzimática desramificante.

Eliminación de las ramas (Reacciónes de la enzima desramificante):

Esta enzima transfiere tres residuos de cuatro (actividad transferasa con hidrólisis de enlace 1,4) al tallo principal de glucógeno. Solo quedaría un residuo de glucosa unido al C6. Aquí la actividad enzimática cambia (actividad glucosidasa), elimina el residuo, esto no requiere fosfato (rotura de enlace α-1,6), y es una actividad hidrolítica donde se genera una molécula de glucosa. Finalmente se producen muchas moléculas de glucosa-1P y pocas de glucosa.

Experimento Demostrativo de la Presencia de Glucogenina en el Glucógeno

Muestras de glucógeno purificado fueron sometidas a Electroforesis SDS-PAGE. Este glucógeno era procedente de un tejido hepático, la muestra se corrió en un gel y más tarde se reveló con un anticuerpo, siendo la Glucogenina identificada con Ab anti- glucogenina (Técnica de Western blot)

Efectivamente este es el peso molecular aproximado de la glucogenina. Tanto la muestra 1 como la muestra dos, la calle del signo – no fue tratada con α-amilasa, mientras que las calles +, si fueron tratadas con amilasa, encontrándose señal de la existencia de glucogenina al tratar con ella. La α-amilasa hidroliza el almidón y el glucógeno. Las muestras al correrse en electroforesis, si nos fijamos en el peso molecular, el mayor es de 212 kDa, las muestras de glucógeno que no estaban hidrolizadas se quedan arriba por su gran peso molecular, ya que las moléculas más pequeñas son las que más corren (glucogenina). Cuando la α-amilasa lo sepra la glucogenina corre y aparece en la electroforesis.

Degradación citoplasmática y lisosomal del glucógeno

-Citoplasmática: Acciones secuenciales de la glucógeno fosforilasa y de la enzima desramificante. Es de la que hemos hablado hasta ahora, se da en células hepáticas y musculares (gran importancia en el metabolismo del glucógeno).

- Lisosomal: Acción de la α-glucosidasa. Se descubrió que en enfermedades familiares heredables había grandes acúmulos de glucógeno en los lisosomas, esto desestructuraba mucho los tejidos.

Al principio rutas que se creían que no eran importantes. Al haber mutaciones sí la adquieren. El lisosoma hidroliza el glucógeno por actividad de la α-glucosidasa, Hidrólisis de residuos de glucosa unidos mediante enlaces (α1- 4) por eliminación de las unidades por los extremos no reductores de la molécula. Cuando hay mutaciones en esta enzima aparecen depósitos en todas las células, por lo que se sabe que se sintetizan y degrada

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