Glikogen sintase

Glikogen sintase (UDP-glukosa-glikogen glukosiltransferase) ialah enzim utama dalam glikogenesis, penukaran glukosa kepada glikogen. Ia merupakan sejenis glikosiltransferase () yang memangkinkan tindak balas UDP-glukosa dan (1,4-α-D-glukosil)n untuk menghasilkan UDP dan (1,4-α-D-glukosil)n+1.

 Struktur 
Banyak kajian telah dilakukan terhadap degradasi glikogen melalui kajian struktur dan fungsi glikogen fosforilase, enzim pengawalseliaan utama degradasi glikogen.  Sebaliknya, kurang ilmu diketahui tentang struktur glikogen sintase, enzim pengawalseliaan utama sintesis glikogen. Struktur hablur glikogen sintase daripada Agrobacterium tumefaciens, bagaimanapun, telah ditentukan pada resolusi 2.3 A. Dalam bentuk asimetrinya, glikogen sintase didapati sebagai dimer, yang monomernya terdiri daripada dua domain kali ganda Rossmann. Sifat struktur ini, antara lain, dikongsi dengan enzim yang berkaitan, seperti glikogen fosforilase dan glikosiltransferase lain daripada superkeluarga GT-B. Walau bagaimanapun, pencirian yang lebih baru bagi struktur kristal glikogen sintase Saccharomyces cerevisiae (yis) mendedahkan bahawa dimer sebenarnya boleh berinteraksi untuk membentuk tetramer. Secara khusus, Interaksi antara subunit dimediasi oleh pasangan heliks α15/16, membentuk tapak alosterik antara subunit dalam satu gabungan dimer dan tapak aktif antara subunit dalam gabungan dimer yang lain. Oleh kerana struktur sintase glikogen eukariotik sangat terpelihara di kalangan spesies, sintase glikogen mungkin membentuk tetramer pada manusia juga.

 Mekanisme 
Walaupun mekanisme pemangkin yang digunakan oleh glikogen sintase tidak diketahui dengan baik, persamaan struktur dengan glikogen fosforilase di tapak pengikat pemangkin dan substrat menunjukkan bahawa mekanisme untuk sintesis adalah serupa dalam glikogen sintase dan glikogen fosforilase.

 Fungsi 
Glikogen sintase memangkinkan penukaran bahagian glukosil (Glc) glukosa uridina difosfat (UDP-Glc) kepada glukosa untuk digabungkan ke dalam glikogen melalui ikatan glikosidik α(1→4). Walau bagaimanapun, oleh kerana glikogen synthase memerlukan primer oligosakarida sebagai penerima glukosa, ia bergantung kepada glikogenin untuk memulakan sintesis glikogen de novo.

 Isozim 
Pada manusia, terdapat dua isozim paralog glikogen sintase:
Isozim Pengagihan tisu Gen Glikogen sintase 1 otot dan tisu lain GYS1 Glikogen sintase 2 hati GYS2

Ekspresi enzim hati adalah terhad di hati manakala enzim otot adalah melimpah. Glikogen hati bertindak sebagai takungan simpanan untuk mengekalkan tahap glukosa darah ketika tempoh tanpa makan, dan sitensis glikogen otot merangkumi pembuangan 90% glukosa yang diambil. Peranan glikogen otot ialah simpanan tenaga ketika sebarang aktiviti.

Sementara itu, isozim otot memainkan peranan utama dalam tindak balas selul terhadap penyesuaian jangka panjang ketika hipoksia. Secara khusus, hipoksia hanya mendorong ekspresi isozim otot dan bukan isozim hati. Walau bagaimanapun, pengaktifan glikogen sintase otot boleh menyebabkan pengumpulan glikogen yang berlebihan, dan membawa kepada kerosakan pada jantung dan sistem saraf pusat berikutan masalah iskemik.

 Kawal atur 
Tindak balas sangat dikawal oleh efektor alosterik seperti glukosa 6-fosfat (pengaktif) dan tindak balas fosforilasi (menyahaktifkan). Tindakan pengaktifan alosterik glukosa 6-fosfat membolehkan glikogen sintase beroperasi sebagai penderia glukosa 6-fosfat. Fosforilasi nyahaktif dicetuskan oleh hormon glukagon, yang dirembeskan oleh pankreas sebagai tindak balas kepada penurunan paras glukosa darah. Enzim juga memecahkan ikatan ester antara kedudukan C1 glukosa dan pirofosfat UDP itu sendiri.

Kawalan glikogen synthase adalah langkah utama dalam mengawal metabolisme glikogen dan penyimpanan glukosa. Glikogen sintase dikawal secara langsung oleh glikogen sintase kinase 3 (GSK-3), AMPK, protein kinase A (PKA), dan kasein kinase 2 (CK2). Setiap kinase protein ini membawa kepada sintase glikogen terfosforilasi dan tidak aktif secara pemangkin. Tapak fosforilasi glikogen sintase diringkaskan di bawah.
Nama Tapak pemfosforilan Kinase Rujukan Tapak 1a PKA  Tapak 1b PKA  Tapak 2 Serina 7 AMPK  Tapak 2a Serina 10 CK2 Tapak 3a Serina 641 GSK-3  Tapak 3b Serina 645 GSK-3  Tapak 3c Serina 649 GSK-3  Tapak 3d Serina 653 GSK-3  Tapak 4 Serina 727

 Kepentingan klinikal 
Mutasi dalam gen GYS1 dikaitkan dengan penyakit penyimpanan glikogen jenis 0. Pada manusia, kecacatan dalam kawalan ketat pengambilan dan penggunaan glukosa juga dikaitkan dengan diabetes dan hiperglisemia. Pesakit diabetes jenis 2 biasanya menunjukkan tahap simpanan glikogen yang rendah oleh kerana kemerosotan dalam sintesis glikogen yang dirangsang insulin dan perencatan glikogenolisis. Insulin merangsang glikogen sintase dengan menghalang glikogen sintase kinase atau/dan mengaktifkan protein fosfatase 1 (PP1) antara mekanisme lain.

 Rujukan 

 Pautan luar 




Kategori:Transferase
Kategori:Karbohidrat
Kategori:EC 2.4.1