Glukóza-6-fosfát

Glukóza-6-fosfát (G6P) je derivát glukózy fosforylovaný na uhlíku C6. Tento dianión je veľmi bežný v bunkách, keďže väčšina glukózy, ktorá vstupuje do bunky, je fosforylovaná týmto spôsobom.

Kvôli jej dôležitej pozícii v chémii buniek je glukóza-6-fosfát súčasťou mnohých rôznych dráh. Nachádza sa na začiatku dvoch hlavných metabolických dráh, glykolýzy a pentózafosfátovej dráhy. Okrem týchto dvoch hlavných dráh sa G6P premieňa na glykogén alebo škrob na uskladnenie. V pečeni alebo svaloch sa G6P ukladá do podoby glykogénu u väčšiny zvierat, u väčšiny ostatných organizmov sa potom ukladá do vnútrobunkového škrobu alebo glykogenových granúl.

Glykolýza 
V bunkách vzniká G6P fosforyláciou glukózy na uhlíku 6C. Túto reakciu katalyzuje enzým hexokináza vo väčšine buniek a v niektorých bunkách u vyšších zvierat ju katalyzuje glukokináza, obzvlášť v bunkách pečene. Počas tejto reakcie sa spotrebuje jeden ekvivalent ATP. Hexokináza využíva horčík (Mg2+) ako kofaktor, je schopná využiť i mangán (Mn2+). Táto reakcia má v bunke veľmi zápornú hodnotu ΔG a je jednou z reakcií, ktoré určujú smer glykolýzy. 

Hlavným dôvodom okamžitej fosforylácie glukózy je, aby sa predišlo jej difúzii von z bunky. Fosforyláciou sa na glukózu naviaže nabitá fosfátová skupina, takže G6P nemôže ľahko prejsť bunkovou membránou.

Ak bunka potrebuje energiu alebo uhlíkové atómy pre syntézu, tak sa glukóza-6-fosfát spracuje pomocou glykolýzy. Glukóza-6-fosfát sa najprv mení na fruktóza-6-fosfát pôsobením fosfoglukózaizomerázy, ktorá takisto využíva horčík ako kofaktor.

Táto reakcia premieňa glukóza-6-fosfát na fruktóza-6-fosfát, aby sa neskôr mohla fosforylovať podruhé za vzniku fruktóza-1,6-bisfosfátu. Vznik fruktóza-1,6-bisfosfátu, ktorý katalyzuje fosfofruktokináza, je jedným z rýchlosť určujúcich krokov glykolýzy. Naviazanie druhej fosfátovej skupiny je ireverzibilným krokom, takže sa využíva na označenie molekuly glukóza-6-fosfátu na rozklad, čo vedie k zisku ATP pomocou glykolýzy.

Pentózafosfátová dráha 

Keď sa v bunke zvyšuje pomer NADP+ k NADPH, telo potrebuje tvoriť viac NADPH (ktorý funguje ako redukčne činidlo v niekoľkých reakciách, napríklad syntéze mastných kyselín a redukcii glutatiónu v erytrocytoch). To vedie k dehydrogenácii G6P za vzniku 6-fosfoglukonátu pôsobením glukóza-6-fosfátdehydrogenázy. Tento krok je ireverzibilný a je to prvý krok pentózafosfátovej dráhy, ktorou sa tvorí užitočný NADPH ako i ribulóza-5-fosfát, ktorá funguje ako zdroj uhlíkových atómov pre syntézu ďalších látok. G6P sa dehydrogenuje a spracuje pomocou pentózafosfátovej dráhy i v prípade, že telo potrebuje prekurzory na syntézu nukleotidov pre DNA.

Súvis s glykogénom

Glykogenolýza 
G6P takisto vzniká počas glykogenolýzy z glukóza-1-fosfátu, ktorý je prvým produktom rozkladu polymérneho glykogénu. Keď telo potrebuje glukózu pre tvorbu energie, glykogénfosforyláza s pomocou ortofosfátu odštiepi molekulu glukózy z glykogénového reťazca. Štiepená molekula je v podobe glukóza-1-fosfátu, ktorý sa pomocou fosfoglukomutázy premieňa na G6P. Fosfátová skupina na G6P sa potom môže štiepiť pôsobením glukóza-6-fosfatázy, čím vzniká voľná molekula glukózy. Táto glukóza môže prejsť membránami, vstúpiť do krvného riečišťa a presunúť sa do iných častí tela.

Uskladnenie v glykogéne 
Ak je hladina glukózy v krvi vysoká, telo potrebuje spôsob, ktorým nadbytočnú glukózu uložiť. Po premene glukóza na G6P sa G6P premieňa na glukóza-1-fosfát pôsobením fosfoglukomutázy. Glukóza-1-fosfát sa potom spája s uridíntrifosfátom (UTP), čím vzniká UDP-glukóza. Reakcia je hnaná hydrolýzou UTP, čím sa štiepi anorganický fosfát. Aktivovanú UDP-glukózu potom možno naviazať na rastúcu molekulu glykogénu pomocou glykogénsyntázy. Tento spôsob uskladnenia glukózy je veľmi účinný, pretože stojí len jednu molekulu 1 ATP na uskladnenie jednej molekuly glukóza a nestojí prakticky žiadnu energiu na jej uvoľnenie. Je dôležité, že glukóza-6-fosfát je alosterický aktivátor glykogénsyntázy, čo dáva zmysel, pretože pri vysokej hladine glukózy by telo malo skladovať nadbytočnú glukózu v podobe glykogénu. Na druhej strane, glykogénsyntáza je inhibovaná, keď je fosforylovaná proteínkinázou počas období veľkého stresu alebo nízkej hladiny glukózy v krvi, čo indukujú hormóny glukagón a adrenalín.

Defosforylácia a presun do krvného riečišťa 
Bunky pečene exprimujú transmembránový enzým, glukóza-6-fosfatázu, v endoplazmatickom retikule. Katalytické miesto sa nachádza na strane lúmenu membrány a štiepi fosfátovú skupinu z G6P, ktorý sa tvorí pomocou glykogenolýzy alebo glukoneogenézy. Voľná glukóza sa potom presúva von z endoplazmatického retikula pomocou GLUT7 a vďaka GLUT2 sa presúva do krvného riečišťa, odkiaľ ju môžu prijať ostatné bunky. Svalové bunky nemajú glukóza-6-fosfatázu, takže svalové vlákna využívajú G6P pre svoje vlastné použitie v rámci dráh ako je glykolýza. Dôležité je, že to neumožňuje svalovým bunkám uvoľniť ich zásobu glykogénu do krvného riečišťa.

Referencie

Literatúra

Zdroj 

Sacharidy
Glykolýza
Organofosfáty