האנזים גליקוגן פוספורילאז מסיר שייר גלוקוז מהגליקוגן בפרקו את הקשר α-1,4 ליצירת גלוקוז-1-פוספט. פירוק הקשר נעשה מהקצוות הלא-מחזרים של המולקולה ואינו יכול להתבצע כאשר מרחק האנזים מנקודת ההסתעפות הוא בן ארבעה שיירים ופחות. גלוקוז-1-פוספט הופך לגלוקוז-6-פוספט על ידי האנזים פוספוגלוקומוטאז ונכנס לתהליך הגליקוליזה לצורך הפקת אנרגיה. בכבד גלוקוז-6-פוספט יכול להפוך לגלוקוז ומשם להישלח דרך הדם לאיברי הגוף.
כאשר ישנם ארבעה שיירים מנקודת ההסתעפות, אנזים טרנספראז מעביר שלושה שיירים אל ענף אחר סמוך ומותיר שייר גלוקוז אחד בענף. האנזים α-1,6 גלוקוזידאז (נקרא גם אנזים מסיר סיעוף – debranching enzyme) מבצע הידרוליזה לקשר α-1,6 שבנקודת הסיעוף. תוצר ההידרוליזה הוא מולקולת גלוקוז.
1%–3% מהגליקוגן מפורק בליזוזום על ידי האנזים מלטאז חומצי.
בקרה על מטבוליזם של גליקוגן.
ישנם מספר אפיקי בקרה על ייצור גליקוגן ופירוקו, אשר מחולקים לבקרה אלוסטרית והורמונלית.
בקרה אלוסטרית.
האנזים גליקוגן פוספורילאז, שמפרק שיירי גלוקוז מן הגליקוגן, משופעל כאשר נקשרת אליו מולקולת AMP ומעוכב כאשר נקשרות אליו מולקולות ATP או גלוקוז-6-פוספט. הקישור של כל אחת מהמולקולות האלה משרה שינוי אלוסטרי באנזים שמשפעל או מעכב את פעילותו. כאשר יש עודף של AMP, הדבר מעיד על מחסור באנרגיה זמינה בתא, ובשל כך עולה הצורך לפרק גליקוגן לגלוקוז, שיפורק בגליקוליזה על מנת להפיק אנרגיה. באותו אופן, כאשר יש עודף של ATP או עודף של גלוקוז-6-פוספט, הדבר מעיד על עודף של אנרגיה זמינה, שמעלה את הצורך באגירת מולקולות גלוקוז ובבנייה של גליקוגן. בכך, משפיע המצב האנרגטי בתא על בניית גליקוגן ופירוקו.
בנוסף, בכבד גלוקוז נקשר לגליקוגן פוספורילאז a (המצב המזורחן הפעיל) ומגייס את הפוספטאז פוספורילאז a פוספטאז (PP-1) שמסיר את הזרחון והופך אותו למצב b הלא פעיל, כלומר, פירוק הגליקוגן מעוכב.
בקרה הורמונלית.
ייצור ופירוק של גליקוגן מתווכים על ידי ההורמונים: אינסולין, שמעודד יצירת גליקוגן ומעכב פירוק שלו, ואפינפרין (אדרנלין) וגלוקגון, שמעודדים פירוק גליקוגן ומעכבים את ייצורו. אפינפרין פועל לפירוק גליקוגן בעיקר בשרירים, תוך דגש על פעילות שרירים מואצת, ואילו גלוקגון עושה זאת בכבד, תוך דגש על מצבי רעב, קרי, בעת רמות נמוכות של גלוקוז בדם.
אינסולין.
אינסולין מופרש במצב שובע, כלומר בעת שרמות הגלוקוז בדם גבוהות, ומעודד בניית גליקוגן. הוא נקשר לקולטן לאינסולין, חלבון בעל שתי יחידות, המורכבות כל אחת משרשרת α ומשרשרת β, ולו פעילות של טירוזין קינאז. האינסולין משפעל את הקולטן, שמזרחן עצמו בשיירי הטירוזין שבשרשרת β ומאפשר בכך זרחון של חלבונים אחרים שלהם אתר SH2, כדוגמת IRS-1. IRS-1 נקשר לאתר SH2 של האנזים פוספטידילאינוזיטול-3-קינאז (PI-3K) ומשפעל אותו. אנזים זה מזרחן פוספטידילאינוזיטול ביפוספט (PIP2) והופך אותו לפוספטידילאינוזיטול טריפוספט (PIP3). זה בתורו נקשר לאנזים פרוטאין קינאז B (PKB) ומאפשר את זרחונו ושפעולו על ידי PDK-1. PKB המשופעל מזרחן זרחון מעכב את האנזים גליקוגן סינתאז קינאז 3 (GSK3), שתפקידו לזרחן זרחון מעכב את האנזים גליקוגן סינתאז. כך, כאשר האנזים GSK3 מעוכב, גליקוגן סינתאז נמצא במצב הפעיל שלו, הלא-מזורחן, והוא יכול לפעול לבניית גליקוגן.
אינסולין גם מגביר את הקשירה של פוספופרוטאין פוספטאז לקומפלקס של גליקוגן והחלבון המכוון לגליקוגן. פוספופרוטאין פוספטאז מסיר זרחה מגליקוגן סינתאז ומשאיר אותו במצבו הפעיל a.
בנוסף למסלולים לעיל, אינסולין משרה הפעלה מספר מסלולים שגם סותרים את פעולת הגלוקגון והאפינפרין המובאת להלן. אינסולין גורם להגברת פעילות של GTP-אז, שמבצע הידרוליזה למולקולת ה-GTP שבחלבון G, ושל פוספודיאסטראז, שפותח את מולקולת ה-cAMP. מסלולים אלה מדכאים את האות שמעבירים הגלוקגון והאפינפרין לאחר היקשרותם לקולטניהם.
אפינפרין וגלוקגון.
מנגנוני הפעולה של אפינפרין וגלוקגון במסלולים הביוכימיים של פירוק גליקוגן דומים. המנגנון מורכב ממספר ענפים מקבילים, שמצד אחד מעודדים את פירוק הגליקוגן ומן הצד השני מעכבים את בנייתו.
אפינפרין נקשר לקולטן המצומד לחלבון G מסוג בטא. חלבון G זה הוא הטרוטרימר, ושחלוף ה-GDP ב-GTP מנתק את תת-היחידה Gαs משתי תת-היחידות האחרות. תת-היחידה Gαs נקשרת לאנזים הממברנלי אדנילאט ציקלאז ומשפעלת אותו לצורך הפיכתו ATP ל-cAMP. ארבע מולקולות cAMP נקשרות לשתי יחידות הבקרה של החלבון פרוטאין קינאז A (PKA), ובכך גורמות לשחרור שתי היחידות הקטליטיות ולשפעולן. כל יחידה כזו מזרחנת את האנזים פוספורילאז b קינאז (PhK) ביחידות α ו-β שלו, וגורמת להפעלה חלקית של היחידה γ בחלבון, שהיא היחידה הקטליטית בו. פוספורילאז b קינאז מזרחן את האנזים גליקוגן פוספורילאז ממצבו הבלתי פעיל b למצבו הפעיל a, שבתורו מפרק את שיירי הגלוקוז מהגליקוגן.
במקביל, אפינפרין נקשר לקולטן המצומד לחלבון G מסוג אלפא. תת-היחידה Gαq נקשרת לאנזים פוספוליפאז C (PLC-γ) שמבקע PIP2 לאינוזיטול טריפוספט (IP3) ולדיאציל גליצרול. אינוזיטול טריפוספט נקשר לתעלת יוני סידן ברשתית התוך-פלזמית וגורם לשחרור יוני סידן. יונים אלה נקשרים אלוסטרית ליחידה δ, שהיא חלבון קלמודולין. היחידה δ הקשורה לסידן משפעלת מצידה אף היא את היחידה הקטליטית γ של PhK. זאת, בשילוב עם השפעול שנגרם כתוצאה מהזרחון של יחידות α ו-β, מביא את האנזים פוספורילאז b קינאז לפעילות מלאה, שכאמור מוביל לפירוק הגליקוגן.
PKA גם מזרחן זרחון מעכב את האנזים (PP-1), דבר שמעכב את הבקרה האלוסטרית באמצעות גלוקוז. יעד זרחון נוסף שלו הוא החלבון המכוון לגליקוגן, שכתוצאה מהזרחון מתנתק מפוספופרוטאין פוספטאז. כך הגליקוגן סינתאז נשאר במצבו המזורחן והבלתי פעיל, דהיינו מתקיים עיכוב של בניית גליקוגן. הגברה של עיכוב הפוספופרוטאין פוספטאז מתבצעת באמצעות זרחון משפעל של PKA את החלבון אינהיביטור-1, שבמצבו הפעיל נקשר לפוספופרוטאין פוספטאז ומשאיר אותו לא פעיל ומנותק מהחלבון המכוון לגליקוגן.
נוסף על זירוז פירוק שיירי הגלוקוז מהגליקוגן, המולקולה דיאציל גליצרול, שהתקבלה מהביקוע של PIP2, מפעילה את האנזים פרוטאין קינאז C שכמו קינאזות אחרים תלויי קלמודולין, מזרחן זרחון מעכב גליקוגן סינתאז.
על מנת למנוע פירוק יתר של גליקוגן, מכיל המנגנון גם משוב שלילי. PKA מזרחן ומשפעל את האנזים BARK (beta-adrenergic receptor kinase) שמזרחן את שיירי הסרין בקולטן מסוג בטא ומגייס את החלבון ארסטין. החלבון ארסטין מונע את קישור הקולטן לחלבון G, ובכך מעכב את פירוק הגליקוגן ומבטל את עיכוב בנייתו.
תזונה וגליקוגן.
אף על פי שלספורטאי סיבולת יש מאגרי גליקוגן גדולים מהממוצע, הם נוהגים לוודא שמאגר הגליקוגן שלהם מלא עד גדותיו לפני תחרויות. לשם כך הם אוכלים ארוחה של לפחות 2000 קילוקלוריות המורכבות מפחמימות יום לפני התחרות. ספורטאים אלה, שנוהגים לכלות את כל מאגר הגליקוגן שלהם במהלך פעילות אחת, ניזונים מגלוקוז בצורה נוזלית במהלך אותה פעילות.
מחלות הקשורות לגליקוגן.
המחלה הנפוצה ביותר הקשורה במטבוליזם לא תקין של גליקוגן היא סוכרת. בשני סוגי הסוכרת, הן בסוג 1, שבו אין ייצור של אינסולין עקב הרס תאי הבטא בלבלב, והן בסוג 2, שבו תאי הגוף עמידים לאינסולין והשפעתו עליהם נמוכה, תאי הכבד והשריר נמצאים למעשה במצב של רעב, ועל כן הם מפרקים גליקוגן, אף מעבר לדרוש, דבר המוביל לרמת גלוקוז גבוהה בדם.
מספר מחלות, המסווגות תחת השם הכולל מחלות אגירת גליקוגן, נגרמות עקב פגמים באנזימים המשתתפים בבנייה או בפירוק של גליקוגן. רוב המחלות הללו הן גנטיות, כאשר החלק הגדול הוא אוטוזומלי רצסיבי ואחת אחוזה בכרומוזום X. בחלק מהמחלות החולים אינם שורדים מעבר לגיל שנתיים. עם מחלות אלה נמנות:
ישנן עוד כעשר מחלות נוספות ושונות שקשורות למטבוליזם של גליקוגן.
ויליאם מקינלי
ויליאם מקינלי הבן (באנגלית: .William McKinley Jr; 29 בינואר 1843 – 14 בספטמבר 1901) היה פוליטיקאי ועורך דין אמריקאי, שכיהן כנשיאה ה-25 של ארצות הברית החל מ-4 במרץ 1897 ועד הירצחו בספטמבר 1901, כחצי שנה לאחר תחילת כהונתו השנייה. מקינלי הוביל את המדינה אל מלחמת ארצות הברית–ספרד, שבה השתלט הצבא האמריקני על מושבות ספרדיות בים הקריבי ובאוקיינוס השקט. הוא העלה מכסים כדי לקדם את התעשייה האמריקנית, והעביר את המדינה לתקן הזהב כשהוא מתנגד לגרימת אינפלציה.
מקינלי היה הנשיא האחרון ששירת במהלך מלחמת האזרחים האמריקנית, והיחיד שהתחיל את המלחמה כחייל, כשהיה טוראי בצבא האיחוד וסיים אותה כמייג'ור לשם כבוד. לאחר המלחמה, למד משפטים והתחתן עם אשתו, אידה סקסטון. ב-1876 נבחר לבית הנבחרים של ארצות הברית, והפך לדובר הבולט בתוך המפלגה הרפובליקנית בזכות הטלת מכסי מגן על ייבוא, אמצעי שבעיניו יביא לשגשוג. ב-1890 העביר חוק שנקרא "מיסוי מקינלי", שהוביל לאובדן מושבו בקונגרס ב-1890, בעיקר בגלל חלוקת מחוזות חדשה שיזמה המפלגה הדמוקרטית. ב-1891 וב-1893 נבחר לתפקיד מושל מדינת אוהיו, כשהוא שומר על איזון בין האינטרסים של העובדים לבעלי העסקים. בעזרת יועצו הקרוב מארק האנה, נבחר למועמד הרפובליקני לנשיאות ב-1896, במהלך שפל כלכלי. הוא ניצח את יריבו הדמוקרט, ויליאם ג'נינגס ברייאן, לאחר שניהל מסע בחירות ממרפסת ביתו, ותמך בכסף יציב (תקן הזהב) ובמכסים גבוהים לשם החזרת השגשוג.