グリコーゲンホスホリラーゼ
グリコーゲンホスホリラーゼの単量体は大きなタンパク質であり、筋細胞では842アミノ酸からなり、分子質量は97.434 kDaである。その酵素は不活性な単量体か生物学的に活性のある2量体(2つの同一サブユニット)で存在する。
グリコーゲンホスホリラーゼ2量体は、触媒部位、グリコーゲン結合部位、アロステリック部位、および可逆的にリン酸化されるセリン残基を含む、生物学的に重要な多くの領域を持つ。まず、触媒部位は比較的隠されていて、タンパク質の表面とサブユニットの境界から15Åはなれている。 このように表面から触媒部位へは接触が難しいので、タンパク質の活性が調節によって非常に影響を受ける。小さなアロステリックな影響がグリコーゲンの活性部位への接触しやすさを大きく増加させることがある。
おそらく最も重要な調節部位はSer14であり、それはサブユニット境界に非常に近く、可逆的なリン酸化を受ける部位である。リン酸化による構造変化は、ホスホリラーゼbをホスホリラーゼaに変換し、もともとは不規則な配列の10番目から22番目の残基をαヘリックスにする。この変化はAMPが無くともホスホリラーゼ活性を25%増加し、AMPによる活性化をさらに高める。
グリコーゲンホスホリラーゼの筋でのアイソフォームで結合するAMPのアロステリック部位は、ちょうどSer14のようにサブユニット境界に近い。
この部位へのAMPの結合は、この酵素のT形態からR形態への変化に相当し、サブユニット境界での3次構造を少し変化させ、それにより4次構造を大きく変化させる。 AMPの結合は2つのサブユニットのタワーヘリックス(262-278残基)を50度回転させ、構造とサブユニット間の相互作用を大きく変える。このタワーヘリックスの回転により、2つのサブユニットを10度回転させ、重要なことに、T形態では触媒部位への接触を妨げていた282-286残基(280番台のループ)を不規則にし、R形態では妨げられなくする。
最後に述べる、おそらくグリコーゲンホスホリラーゼタンパク質で最も興味深い部位は、グリコーゲン貯蔵部位と呼ばれる。397-437残基がこの構造を形成し、このタンパク質がその触媒部位から全長30 Åにわたってグリコーゲン鎖と共有結合ができる。この部位は末端グルコース分子の分解を始める前にこの酵素が結合している部位である可能性が最も高い。事実、細胞に存在する70%のホスホリラーゼ2量体がグリコーゲン顆粒に結合している。
哺乳類では、グリコーゲンホスホリラーゼの主要なアイソザイムは筋、肝、および脳でみられる。脳のタイプは成体の脳と胚性組織で優勢であり、肝および筋のタイプは成体の肝と骨格筋でそれぞれ優勢である。
グリコーゲンホスホリラーゼはアロステリックな酵素として発見された最初の酵素である。 この発見はCarlとGerty Coriによってなされた多くの業績のうちのひとつである。1943年、Arda Greenの助けを借り、その夫婦はグリコーゲンホスホリラーゼがそのリン酸化状態によってaまたはbの形態をとり、AMPの有無によりRまたはTの形態をとることを説明した。