Inhalt
- Akkumulation von Glucose-6-phosphat
- Wirkung des Glucokinase-Regulationsproteins
- Ansammlung von ATP
- Inhibierung der Pyruvatkinase
Glykolyse ist der Prozess, bei dem Glucose in Pyruvat oder Lactat umgewandelt wird, je nachdem, ob sie unter aeroben oder anaeroben Bedingungen auftritt. Die Regulierung dieses Prozesses findet an drei grundlegenden Punkten statt, bei denen die beteiligten enzymatischen Reaktionen irreversibel sind. Diese drei Enzyme sind Hexokinase, Phosphofructokinase und Pyruvatkinase. Die Hemmung der Glykolyse ist ein Mechanismus zur Energieeinsparung durch Verhinderung des Abbaus von Adenosintriphosphat.
Akkumulation von Glucose-6-phosphat
Das Hexokinase-Enzym katalysiert die erste Stufe der Glykolyse, in der es in Glucose-6-phosphat umgewandelt wird. Hohe Konzentrationen dieses Produkts hemmen die enzymatische Aktivität.Wenn es sich anreichert, konkurriert Glucose-6-phosphat mit dem Glucosesubstrat, um an die aktive Stelle des Enzyms sowie an eine andere allosterische Stelle zu binden. Diese Bindung hemmt die Wirkung von Hexokinase.
Wirkung des Glucokinase-Regulationsproteins
In der Leber erfolgt die Umwandlung von Glukose in Glukose-6-phosphat durch die Wirkung einer Variante der Hexokinase, der Glukokinase. Im Gegensatz zu Hexokinase wird Glukokinase nicht durch Glukose-6-Phosphat-Konzentrationen beeinflusst und wird daher auch nicht durch sie inhibiert. Die Wirkung von Glucokinase wird durch das Vorhandensein eines Proteins, das als Glucokinase-Regulationsprotein (PRG) bezeichnet wird, moduliert. Die Bindung von PRG an das Enzym Glucokinase hemmt die Glykolyse in der Leber.
Ansammlung von ATP
Im Glykolysezyklus ist die durch Phosphofructokinase katalysierte Reaktion die geschwindigkeitsbestimmende Phase. Dieses Enzym katalysiert die Phosphorylierung von Fructose-6-phosphat durch ATP zur Herstellung von Fructose-1,6-bisphosphat. Unter Bedingungen mit hoher ATP-Konzentration ist keine Glykolyse erforderlich. Dieses ATP bindet an die allosterische Stelle im Phosphofructokinase-Enzym und bewirkt eine Konformationsänderung. Diese Änderung vermeidet die Bindung des Fructose-6-phosphat-Substrats und hemmt daher die Enzymaktivität, die wiederum die Glykolyse hemmt.
Unter Bedingungen mit hoher ATP-Konzentration ist keine Glykolyse erforderlich (George Doyle / Stockbyte / Getty Images)
Inhibierung der Pyruvatkinase
Das Enzym Pyruvatkinase ist die dritte Stelle der Glykolyse-Regulation. Die Aktivität dieses Enzyms wird durch die Anwesenheit hoher ATP-Konzentrationen gehemmt. Die Anwesenheit von Alanin, das aus Pyruvat biosynthetisiert wird, wirkt auch als hemmender Faktor. Sowohl ATP als auch Alanin binden an eine allosterische Stelle der Enzym-Pyruvatkinase und führen zu einer Verringerung ihrer Aktivität. Wenn der Blutzuckerspiegel fällt, tritt eine Phosphorylierung des Enzyms Pyruvatkinase auf, wodurch das Enzym inaktiv wird und die Glykolyse inhibiert.
