Фосфорилаза гликогенфосфорилаза

Рис. 9 22. Регуляция активности гликогенфосфорилазы путем ее ковалентной модификации. В активной форме фермента (фосфорилаза а) специфические остатки серина (по одному в каждой субъединице) фосфорилированы. В результате ферментативного отщепления фосфатных групп, катализируемого фосфатазой фосфорилазы, фосфорилаза а переходит в относительно неактивную фосфорилазу Ь. Фосфорилаза Ь может реактивироваться и превратиться в фосфорилазу а под действием киназы фосфорилазы, катализирующей фосфорилирование гидроксильных групп серина за счет АТР.

Рис. 12-26. На этой схеме показано, как повышение уровня сАМР в клетках скелетных мышц ( при связывании адреналина с Р-адренэргическими рецепторами клеточной поверхности) стимулирует распад гликогена. Связывание сАМР с А-киназой активирует этот фермент, который в свою очередь фосфорилирует и тем самым активирует киназу фосфорилазы, а она фосфорилирует (и активирует) гликогенфосфорилазу -фермент, расщепляющий гликоген. А-киназа также прямо и опосредованно усиливает фосфорилирование гликогенсинтетазы (которая при этом

Катализируется эта реакция ферментом киназой фосфорютазы Ь, который также существует как в активной, так и неактивной формах. Активация киназы фосфорилазы Ь происходит подобно активации фосфорилазы, т. е. путем ее фосфорилирования, которое катализируется цАМФ-зависимой протеинкиназой (гл. 13). Важная роль в активации киназы фосфорилазы принадлежит также Са " -кальмодулину — белку, участвующему в регуляции активности многих киназ (гл. 13). Активация протеинкиназы при участии цАМФ, который, в свою очередь, образуется из АТФ в реакции катализируемой аденилатциклазой, стимулируется гормонами адреналином и глюкагоном. Увеличение содержания этих гормонов приводит в результате каскадной цепи реакций к превращению фосфорилазы Ь в фосфорилазу а и, следовательно, к освобождению глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата из запасного полисахарида гликогена. Обратное превращение фосфорилазы а в фосфорилазу Ь катализируется ферментом протеинфосфатазой. На рис. 18.6 приведен каскадный механизм мобилизации гликогена. Активация первого фрагмента каскада — аденилатциклазы — в конечном счете активирует распад гликогена и одновременно ингибирует фермент его синтеза — гликогенсинтазу (гл. 20). Следовательно, фосфорилирование гликогенфосфорилазы и гликогенсинтазы приводит к противоположным изменениям их активности гликогенсинтаза ингибируется, а гликогенфосфорилаза активируется, что вызывает повышение содержания глюкозы в мышцах, печени и крови, т. е. происходит быстрое включение реакций, поставляющих энергию. [c.251]

Активация адреналином мышечной гликогенфосфорилазы происходит иначе, так как распад гликогена в скелетных мышцах стимулируется мышечными сокращениями (рис. 6.13). Киназа фосфорилазы (Са "-зависимая) активируется при мышечной работе под влиянием нервного импульса, так как в саркоплазме в этом случае возрастает концентрация ионов кальция. Это еще один механизм ускорения распада гликогена в мышце. Результатом дей- [c.145]

Более подробно изучен механизм активирования и регуляции мышечной гликогенфосфорилазы, активирующей распад гликогена. Выделяют 2 формы каталитически активную —фосфорилаза а и неактивную —фосфорилаза Ь. Обе фосфорилазы построены из двух идентичных субъединиц (мол. массой 94500), в каждой остаток серина в положении 14 подвергается процессу фосфорилирования—дефосфорилирования, соответственно активированию и инактивированию (рис. 8.6). [c.292]

Рис. 15-14. Регуляция активности гликогенфосфорилазы. Молекула этого фермента состоит из двух субъединиц. В каждой из них имеется важный для каталитической активности остаток серина. По гидроксильной группе этого остатка серина обе субъединицы фермента фосфорилируются под действием киназы фосфорилазы, в результате чего образуется фосфорилаза а. Эта реакция стимулируется ионами Дефосфорилирование фосфори-

Регуляторным ферментом гликогенолиза является гликогенфосфорилаза — первый фермент в катаболической цепи мобилизации гликогена. Этот фермент переводит углеводы из запасной формы в форму метаболически активную (фосфорилированную). Фермент фосфорилаза существует в двух формах, одна из которых (фосфорилаза а) активна, в то время как другая (фосфорилаза Ь) неактивна. Обе формы могут диссоциировать на одинаковые субъединицы. Фосфорилаза Ь состоит из двух субъединиц, а фосфорилаза а — из четырех. Превращение фосфорилазы Ь в фосфорилазу а осуществляется фосфорилированием белка по уравнению [c.251]

Наследственные заболевания. Известны заболевания, возникшие в связи с полным отсутствием или синтезом дефектных ферментов обмена гликогена — гликогенозы. Этот термин является общим для группы заболеваний, характеризующихся отложением в тканях либо чрезвычайно больших количеств гликогена, либо необычных его видов. Вьщелен ряд типов гликогенозов, молекулярной причиной которых является дефект или отсутствие таких ферментов, как глюкозо-6-фосфатаза, гликогенфосфорилаза, фосфоглюкомутаза, киназа фосфорилазы и др. [c.284]

Существуют относительно быстрые регуляторные механизмы, которые направлены непосредственно на ферменты. Так, практически неактивный фермент может превращаться в активную форму путем ковалентной модификации [72] >. Иногда ковалентная модификация, напротив, приводит к инактивации фермента. Так, активности двух ферментов, участвующих в метаболизме гликогена — гликогенфосфорилазы и гликогенсинтетазы, — регулируются с помощью фосфорилирования (переноса концевой фосфатной группы от АТР на определенный остаток серина см. гл. 11, разд. Е, 3)- >. Прн этом фермент, катализирующий распад гликогена (фосфорилаэа Ь), превращается в более активную форму (фосфорилазу а), а фермент, катализирующий синтез гликогена, — в неактивную форму. В результате направление клеточного метаболизма изменяется от запасания полисахарида (гликогена) к его деградации, что обеспечивает клетку энергией. Дефосфорилирование обоих ферментов катализируется фосфатазой, переводящей ферменты в исходное состояние (рис. 6-15). Как фермент, катализирующий модификацию (киназа гл. 7, разд. Д, 6), так и фосфатаза регулируются по аллостерическому механизму. Эти довольно сложные механизмы способны за очень короткий промежуток времени обеспечить клетку модифицированным ферментом. [c.69]

Гликогенолиз — это процесс расщепления гликогена, приводящий к вовлечению глюкозных остатков этого запасного полисахарида в гликолиз. Глюкозные единицы боковых цепей гликогена и крахмала у растений вовлекаются в гликолиз в результате последовательного действия двух ферментов — гликогенфосфорилазы (или фосфорилазы крахмала) и фосфоглюкомутазы. [c.249]

Рис. 13-27. Схема стимуляции распада гликогена и подавления его синтеза в клетках скелетных мышц при повьпцении уровня циклического АМР в результате присоединения адреналина к поверхностным рецепторам. сАМР активирует специфическую про-теинкиназу, которая фосфорилирует и таким путем активирует киназу фосфорилазы, а та в свою очередь фосфорилирует и активирует гликогенфосфорилазу-фермент, расщепляющий гликоген. Та же самая сАМР-зависимая протеинкиназа фосфорилирует и в результате инактивирует гликоген-синтазу, участвующую в синтезе гликогена. Активные формы ферментов вьщелены цветом.

Для одной из каскадных ферментных систем механизм, останавливающий развитие каскадного эффекта, известен. Гликогенфосфорилаза мышц активируется каскадной последовательностью ферментов, которая включается в результате контролируемого вегетативной нервной системой высвобождения адреналина (гл. 16, разд. Б, 3). Связывание адреналина мембраной клетки приводит к высвобождению сАМР, активирующего протеинкиназу. Киназа катализирует фосфорилирование другого фермента — киназы фосфорилазы. В этот момент мышцы готовы к быстрому расщеплению гликогена. Однако непосредственным сигна- [c.72]

Пиридоксальфосфат идеально приспособлен для катализа реакции аминосоединений. Поэтому его обнаружение в роли необходимого кофактора гликогенфосфорилазы (гл. 7 разд. В, 5) вызвало удивление. Кофермент связан с фосфорилазой в основном так же, как и в случае трансаминазы (разд. Д, 6), но функция его не ясна [43]. Поразительным является тот факт, что, по имеющимся данным, 50% всего количества витамина Ве в организме находится в виде PLP в составе мышечной фосфорилазы [44]. Из исследований, проведенных на крысах с недостаточностью витамина Ве, следует, что PLP в фосфорилазе может служить резервным источником, значительная асть которого при недостаточности витамина Ве может расходоваться на другие цели. [c.222]

В этой реакции фосфорилаза а превращается в фосфорилазу Ь, гораздо менее активно катализирующую распад гликогена. Таким образом, активная форма гликогенфосфорилазы превращается в относительно неактивную форму в результате расщепления двух ковалентных связей между остатками фосфорной кислоты и двумя специфическими остатками серина в молекуле фермента. [c.263]

Как уже говорилось, киназа фосфорилазы при повышении уровня сАМР фосфорилирует гликогенфосфорилазу и тем самым вызывает распад гликогена [c.273]

Многие фосфорилазы ведут себя довольно загадочно. Например, мышечная гликогенфосфорилаза, катализирующая превращение гликогена (расщепление а-гликозидных связей) в а-О-глюкозо-1-фосфат, не обнаруживает ни способности катализировать парциальные реакции обмена, ни инверсии конфигурации, как этого можно было бы ожидать в случае реакции одноактного нуклеофильного замещения. Аналогичным образом при инкубировании фермента с глюкозо-1-фосфатом и арсенатом не происходит арсенолиза [18]. Возможно, это объясняется тем, что фермент не проявляет активности, пока не будут связаны оба субстрата. А это значит, что для функционирования активного центра фермента необходимо, чтобы между конформацией фермента и структурой двух субстратов установилось строгое соответствие, т. е. что активная конформация ферментного белка стабилизируется в присутствии субстратов. [c.100]

В клетках скелетных мышц одна и та же фосфопротеинфосфатаза дефосфорилирует все ключевые ферменты метаболизма гликогена, регулируемые сАМР (киназу фосфорилазы, гликогенфосфорилазу и гликогенсинтазу рис. 13-29) ее каталитический эффект противодействует стимулируемому сАМР присоединению фосфата к белкам. Однако сАМР-зависимая протеинкиназа в активном состоянии фосфорилирует и тем самым активирует также специальный белок-ингибитор фосфатазы. Этот активированный белок-ин-гибитор связывается с фосфопротеинфосфатазой и инактивирует ее (рис. 13-30). Активация киназы фосфорилазы при одновременном подавлении фосфопротеинфосфатазы приводит к значительно более сильному и быстрому воздействию повышенного уровня сАМР на синтез и распад гликогена, чем если бы сАМР влиял лишь на один из этих ферментов. [c.273]

Ферменты аденилатцик-пазной системы аденилатциклаза протеинкиназа А киназа фосфорилазы гликогенфосфорилаза гликогенсинтаза Ферменты инозитолфос-фатной системы фосфолипаза С протеинкиназа С киназа фосфорилазы гликогенфосфорилаза гликогенсинтаза [c.149]

Как уже говорилось, на поверхности мышечных клеток адреналин связывается с -адренэргическими рецепторами, что ведет к активации аденилатциклазы и повышению уровня сАМР в цитозоле. сАМР активирует А-киназу, и она фосфорилирует другой фермент -киназу фосфорилазы (первую протеинкиназу, которую удалось получить в очищенном виде в 1959 г.). Эта последняя в свою очередь фосфорилирует (и тем самым активирует) гликогенфосфорилазу, отщепляющую остатки глюкозы от молекулы гликогена (рис. 12-26). Активированная А-киназа, кроме того, усиливает фосфорилирование гликогенсинтазы - фермента, осуществляющего последний этап синтеза гликогена из глюкозы, фосфорилирование инактивирует гликогенсинтазу и прекращает синтез гликогена. С помощью такого каскада взаимодействий повышение уровня сАМР приводит одновременно как к уменьшению синтеза гликогена, так и к усилению его распада, что максимально увеличивает количество глюкозы, доступной для использования клеткой. [c.373]

Образовавшийся в этой реакции глюкозо-1-фосфат может затем расщепиться и превратиться либо в молочную кислоту (в мьшще), либо в свободную глюкозу (в печени). Гликогенфосфорилаза существует в двух формах в виде фосфори-лазы а (активная форма) и фосфорилазы Ь (относительно неактивная форма рис. 9-22). Фосфорилаза а представляет собой димер, состоящий из двух идентичных субъединиц, в каждой из которых имеется один специфический остаток серина, фосфорилированный по гидроксильной группе. Эти остатки фосфосери-на необходимы для максимальной активности фермента. Фосфатные группы, соединенные с остатками серина, можно удалить из фосфорилазы а с помощью фермента, называемого фосфа-тазой фосфорилазы, который катапизи-рует гидролитический разрьш связи между фосфатом и остатком серина. [c.263]

В качестве примера взаимодействия путей Са и сАМР рассмотрим киназу фосфорилазы скелетных мышц, роль которой в расщеплении гликогена мы уже обсуждали. Эта киназа фосфорилирует гликогенфосфорилазу, расщепляющую гликоген (см. рис. 12-26). Киназа фосфорилазы -мультисубъединичный фермент, но только одна из его четырех субъединиц фактически катализирует фосфорилирование три другие -регуляторные и дают комплексу возможность активироваться и циклическим АМР, и ионами кальция. Каждая из четырех субъединиц, [c.376]

Большим успехом явилась идентификация сАМР как общего внз трикле-точного посредника для различных гормонов. Первые данные о таком растворимом внутриклеточном медиаторе были получены при изучении влияния гормона адреналина (эпинефрина) на обмен гликогена в клетках печени. Оказалось, что адреналин активирует фермент гликогенфосфорилазу, катализирующий расщепление гликогена. Далее удалось показать, что обработка изолированных мембран печеночных клеток адреналином (в присутствии АТР) вызывает образование низкомолекулярного термолабильного медиатора, способного заменять гормон и активировать фосфорилазу в экстракте из тех же клеток, не содержащем мембран. В 1959 г. удалось идентифицировать этот медиатор как сАМР. [c.264]

В мышечной ткани открыты 3 типа регуляции гликогенфосфорилазы. Первый тип—ковалентная регуляция, основанная на гормонзависимом фосфорилировании—дефосфорилировании субъединиц фосфорилазы (см. рис. 8.6). [c.292]

Открытие циклических нуклеотидов, а затем установление механизмов их участия в передаче сигнала снаружи клетки на внутриклеточные структуры было сделано Сазерлендом при изучении процесса регуляции адреналином и глюкагоном гликогенфосфорилазы в печени. На рис. 16 показана последовательность реакций, приводящих к переходу этого фермента из низкоактивной формы фосфорилазы Ъ в активную форму — фосфорилазу а. Гормон взаимодействует со специфическим рецептором на наружной поверхности клетки. Сигнал об этом взаимодействии передается на внутреннюю [c.44]

В клетках скелетных мышц с АМР-регулируемая иротеинфосфатаза наиболее активна в отсутствие сАМР, и она дефосфорилирует все три ключевых фермента метаболизма гликогена, которые уже упоминались ранее, - киназу фосфорилазы, гликогенфосфорилазу и гликогенсинтазу. Это дефосфорилирование противодействует фосфорилированию белков под действием сАМР Однако А-киназа в активном состоянии фосфори- [c.374]

К Г., переносящим глико-зильную группу только на Н Н3РО4 (т. наз. истинные фосфорилазы), относится, напр., чОН нА гликогенфосфорилаза, расщеп-О ляющая гликоген с образованием глюкозо-1-фосфата [c.578]

В некоторых случаях ионы металла можно ввести в систему, которая первоначально не содержит таких катионов. Таким примером может служить гликогенфосфорилаза Ь, катализирующая превращение полисахарида гликогена в фосфорилированные моно-сахаридные единицы глюкозо-1-фосфата (Г-1-Ф). Путем измерения скорости протонной релаксации в присутствии Мп + и фермента было показано [П], что этот катион специфически связывается по определенным центрам фермента. Важная особенность этого фермента состоит в том, что он неактивен в отсутствие другого лиганда — аденозинмоно( сфата (АМФ), который усиливает связывание субстратов и повышает максимальную скорость действия фермента. Инозинмонофосфат (ИМФ) активирует фермент только путем повышения максимальной скорости, но не сродства к субстратам, и это различие в механизмах активации отражается на результатах измерения ускорения протонной релаксации в присутствии парамагнитных ионов. Введение АМФ в систему, содержащую Мп + и фосфорилазу, изменяет скорость релаксации протонов воды, тогда как добавление ИМФ не дает заметного эффекта. Отсюда делают вывод о конформационном переходе в белке, индуцированном связыванием АМФ, который сопровождается изменением т,-для взаимодействия Мп +—НгО. Аналогичные измерения в присутствии Г-1-Ф позволили предположить наличие ряда конформационных состояний фермента, исходя из данных по скорости релаксации протонов воды [И]. [c.387]

Циклический АМР активирует ферментный комплекс, фосфорилируя его Р-субъединицы. Затем происходит более медленное фосфорилирование а-субъединиц той же самой сАМР-зависимой протеинкиназой. Предполагается, что фосфорилирование а-субъединицы изменяет конформацию Р-субъединицы так, чтобы облегчить ее быстрое дефосфорилирование фосфопротеинфосфатазой. Дефосфорилирование Р-субъединицы инактивирует фермент (рис. 13-22). Таким образом, повышение концентрации сАМР активирует киназу фосфорилазы (а значит, и ее субстрат-гликогенфосфорилазу) на определенный промежуток времени (около 1 -2 мин). [c.274]

Ферментом, лимитирующим скорость гликогеноли-за, является гликогенфосфорилаза, которая катализирует последовательные реакции фосфоролиза а-1,4-гликозильных связей в гликогене с образованием глюкозо-1-фосфата (Г1Ф). Еще в 1938 г. были выделены две формы фосфорилазы, получившие обозначения O и а [6]. Активность фосфорилазы Ь зависит от наличия в системе аденозин-5 -монофосфата (АМР), в то время как фосфорилаза а в отсутствие АМР практически не теряет своей активности. Естественно было предположить, что фосфорилаза а содержит прочно связанный АМР. В это же время в мышце был обнаружен фермент, который превращает фосфорилазу о [c.62]

Умножив для удобства величину к на 1000, получаем общее количество единиц гликогенфосфорилазы в инкубационной смеси, 0,0021-1000=2,1 ед. Чтобы рассчитать количество единиц фермента в 1 мл раствора, взятого для анализа, результат должен быть умножен на 10. Поскольку в нашем опыте исходный раствор фермента был разведен в 400 раз, следовательно, активность гли-когенфосфорилазы в исходном растворе фермента равна 8400 ед/мл. Для вычисления удельной активности фермента определяют концентрацию белка в исходном растворе одним из общепринятых методов и делят полученное число единиц в мл на концентрацию белка в мг/мл. В нашем случае концентрация белка была 7 мг/мл, следовательно, удельная активность препарата гликогенфосфорилазы 8400 7=1200 ед/мг. Введя 30% поправку на неоптимальное значение pH 6,0, получим 1560 ед/мг вместо 1200 ед/мг. Удельная актив-йость кристаллических фосфорилаз а и б из скелетных мышц кролика, определенная при pH 6,8, составляет соответственно 2200 и 1600 ед/мг белка (Hedri k, Fis her, 1965). [c.104]

Адреналин активирует аденилатциклазу в плазматической мембране мышечной клетки, и в результате этого в цитоплазме повьппается концентрация сАМР. Циклический АМР в свою очередь вызывает активацию сАМР-зависи-мой протеинкиназы, которая специфически фосфорилирует гликогенсинтазу-фермент, осуществляющий последний этап синтеза гликогена из глюкозы. Фосфорилирование гликогенсинтазы ведет к ее инактивации и тем самым прекращает синтез гликогена. Та же протеинкиназа фосфорилирует и другой фермент-киназу фосфорилазы, киназа при этом активируется и фосфорилирует еще один фермент, гликогенфосфорилазу, которая и отщепляет от гликогена остатки глюкозы. [c.271]

ФИФ — фосфатилминозитолбисфосфат ИФ-3 - инозитол-1.4.5-трифосфат ДАГ - диацилглицерин ЭР — эндоплазматический ретикулум. 1 - взаимодействие адреналина с а,-рецептором трансформирует сигнал через активацию О-белка на фосфолипазу С, переводя ее в активное состояние 2 — фосфолипаза С гидролизует ФИФ на ИФ, и ДАГ 3 - ИФ, активирует мобилизацию Са " из ЭР 4 - Са " и ДАГ активируют протеинкиназу С. Протеинкиназа С фосфорилирует гликогенсинтазу, переводя ее в неактивное состояние 5 — комплекс 4Са "—кальмодулин активирует киназу фосфорилазы и кальмодулинзависимые протеинкиназы 6 — киназа фосфорилазы фосфорилирует гликогенфосфорилазу и тем самым ее активирует 7 — активные формы 3 ферментов (кальмодулинзависимая протеинкиназа. киназа фосфорилазы и фосфолипаза С) фосфорилируют гликогенсинтазу в различных центрах, переводя ее в неактивное состояние. [c.147]

B. Неправильно. Гликогенфосфорилаза-это фермент, расщепляющий гликоген с образованием глюкозо-1-фосфата. Он использует в качестве фосфорилирующего агента неорганический фосфат, а не АТР, почему и называется фосфорилазой, а не киназой. [c.459]

При передаче сигнала через инозитол фосфатную систему (а -рецепторы адреналина) ключевую роль играют комплекс Са-кальмодулин (кальмодулин-4Са ) и кальмодулинзависимые протеинкиназы (см. рис. 7.19). Са-кальмодулин, соединяясь с киназами, активирует их комплекс Са-кальмодулин/протеинкиназа фосфорилирует свой субстрат. В частности, активируется протеинкиназа, фосфорилирующая гликогенсинтазу синтез гликогена прекращается (рис. 9.29). Активируется также киназа фосфорилазы, которая фосфорилирует (активирует) гликогенфосфорилазу начинается распад гликогена. Переключение происходит очень быстро, и гепато-циты начинают выделять глюкозу в кровь через несколько сеьсунд после появления адреналинового сигнала. [c.271]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология