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La glucogenólisis es la degradación del glucógeno (n) en glucosa-1-fosfato y glucógeno (n-1). Las ramificaciones del glucógeno se catabolizan mediante la eliminación secuencial de monómeros de glucosa a través de la fosforólisis , por la enzima glucógeno fosforilasa . [ 1 ]
Mecanismo
En los músculos, la glucogenólisis comienza debido a la unión del AMPc a la fosforilasa quinasa , convirtiendo esta última a su forma activa para que pueda convertir la fosforilasa b en fosforilasa a , que es responsable de catalizar la degradación del glucógeno. [ 2 ]
La reacción global para la degradación del glucógeno a glucosa-1-fosfato es: [ 1 ]
- glucógeno (n residuos) + Pi ⇌ glucógeno ( n-1 residuos) + glucosa-1-fosfato
Aquí, la glucógeno fosforilasa escinde el enlace que une un residuo de glucosa terminal a una ramificación de glucógeno mediante la sustitución de un grupo fosforilo por el enlace α[1→4]. [ 1 ]
La glucosa-1-fosfato se convierte en glucosa-6-fosfato (que a menudo termina en la glucólisis ) por acción de la enzima fosfoglucomutasa . [ 1 ]
Los residuos de glucosa se fosforilan desde las ramificaciones del glucógeno hasta cuatro residuos antes de una glucosa que está ramificada con un enlace α[1→6]. La enzima desramificadora del glucógeno transfiere entonces tres de las cuatro unidades de glucosa restantes al final de otra ramificación del glucógeno. Esto expone el punto de ramificación α[1→6], que es hidrolizado por la α[1→6] glucosidasa , eliminando el último residuo de glucosa de la ramificación como una molécula de glucosa y eliminando la ramificación. Este es el único caso en el que un metabolito del glucógeno no es glucosa-1-fosfato. La glucosa es posteriormente fosforilada a glucosa-6-fosfato por la hexocinasa . [ 1 ]
Enzimas
- Glucógeno fosforilasa con fosfato de piridoxal como grupo prostético
- Alfa-1,4 → alfa-1,4 glucano transferasa
- Alfa-1,6-glucosidasa
- Fosfoglucomutasa
- Glucosa-6-fosfatasa (ausente en los músculos) [ 3 ]
Función
La glucogenólisis tiene lugar en las células de los tejidos musculares y hepáticos en respuesta a señales hormonales y nerviosas. En particular, la glucogenólisis desempeña un papel importante en la respuesta de lucha o huida y en la regulación de los niveles de glucosa en sangre.
En los miocitos (células musculares), la degradación del glucógeno proporciona una fuente inmediata de glucosa-6-fosfato para la glucólisis , lo que permite obtener energía para la contracción muscular. La glucosa-6-fosfato no puede atravesar la membrana celular y, por lo tanto, solo la utilizan los miocitos que la producen.
En los hepatocitos (células del hígado), la principal función de la degradación del glucógeno es liberar glucosa al torrente sanguíneo para que otras células la capten. El grupo fosfato de la glucosa-6-fosfato es eliminado por la enzima glucosa-6-fosfatasa , que no está presente en los miocitos, y la glucosa libre sale de la célula a través de los canales de difusión facilitada GLUT2 en la membrana celular del hepatocito.
Regulación
La glucogenólisis está regulada hormonalmente en respuesta a los niveles de glucosa en sangre por el glucagón y la insulina , y estimulada por la epinefrina durante la respuesta de lucha o huida . La insulina inhibe potentemente la glucogenólisis. [ 4 ]
En los miocitos, la degradación del glucógeno también puede ser estimulada por señales neuronales; [ 5 ] la glucogenólisis está regulada por la epinefrina y el calcio liberados por el retículo sarcoplásmico . [ 3 ]
El glucagón no tiene efecto sobre la glucogenólisis muscular. [ 3 ]
El calcio se une a la calmodulina y el complejo activa la fosforilasa quinasa. [ 3 ]
Importancia clínica
La administración parenteral ( intravenosa ) de glucagón es una intervención médica común en casos de emergencia diabética cuando no es posible administrar azúcar por vía oral. También puede administrarse por vía intramuscular .
Patología
Una enfermedad de almacenamiento de glucógeno (EAG, también glucogenosis y dextrinosis) es un trastorno metabólico causado por una deficiencia de una enzima o proteína transportadora que afecta la síntesis de glucógeno , la degradación del glucógeno o la degradación de la glucosa , típicamente en los músculos y/o las células hepáticas . [ 6 ]
Las glucogenosis se deben a errores congénitos del metabolismo de los carbohidratos (enzimas o proteínas de transporte genéticamente defectuosas) implicadas en estos procesos. En el ganado, un defecto en el almacenamiento de glucógeno es causado por la intoxicación con el alcaloide castanospermina . [ 7 ]
Sin embargo, no a todos los errores congénitos del metabolismo de los carbohidratos se les ha asignado un número GSD, incluso si se sabe que afectan a los músculos o al hígado. Por ejemplo, la deficiencia de fosfoglicerato quinasa (gen PGK1) tiene una forma miopática.
Además, el síndrome de Fanconi-Bickel (gen SLC2A2) y la enfermedad de Danon (gen LAMP2) fueron desclasificados como glucogenosis debido a que son defectos de proteínas de transporte en lugar de enzimas ; sin embargo, los subtipos b, c y d de la glucogenosis tipo 1 se deben a defectos de proteínas de transporte (genes SLC37A4, SLC17A3) pero aún se consideran glucogenosis.
La deficiencia de fosfoglucomutasa (gen PGM1) fue desclasificada como GSD debido a que también afecta la formación de N-glicanos; sin embargo, como afecta tanto la glucogenólisis como la glicosilación , se ha sugerido que debería ser reclasificada como GSD-XIV. [ 8 ]
Jonah Pournazarian es el caso más notable de enfermedad por almacenamiento de glucógeno (GSD). Su condición ha sido ampliamente difundida en medios nacionales e internacionales, y su historia ha generado una conciencia sin precedentes sobre la investigación de la GSD. La experiencia de Pournazarian con la GSD tipo 1b ha sido fundamental para movilizar millones de dólares en fondos para la investigación e inspirar la creación de fundaciones dedicadas al avance de los tratamientos. Su familia continúa participando activamente en iniciativas de defensa, colaborando con organizaciones como CureGSD1b para apoyar la investigación y proporcionar recursos a las familias afectadas. [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]
(Consulte la sección sobre errores congénitos del metabolismo de los carbohidratos para obtener una lista completa de las enfermedades hereditarias que afectan la síntesis de glucógeno, la degradación del glucógeno o la degradación de la glucosa).
Véase también
Referencias
- 1 2 3 4 5 DL Nelson y MM Cox (2008). Principios de bioquímica de Lehninger (5.ª ed.). Nueva York: WH Freeman. págs. 595-596 . ISBN 978-0-7167-7108-1. OCLC 191854286 .
- ^ Paredes-Flores MA, Rahimi N, Mohiuddin SS (9 de enero de 2024). Bioquímica, Glucogenólisis . Publicación de StatPearls. PMID 32119304 .
- 1 2 3 4 Vasudevan DM, SS, Vaidyanathan K (2 de junio de 2016). Libro de texto de bioquímica para estudiantes de medicina . Jaypee Brothers Medical Publishers Pvt. Limited. ISBN 978-93-5465-648-4.
- ↑ Sargsyan A, Herman MA (2019). "Regulación de la producción de glucosa en la patogénesis de la diabetes tipo 2" . Current Diabetes Reports . 19 (9) 77. doi : 10.1007/s11892-019-1195-5 . PMC 6834297. PMID 31377934 .
- ↑ Lodish, et al. (2007). Biología celular molecular (6.ª ed.). WH Freeman and Company. pág. 658. ISBN 978-1-4292-0314-2.
- ↑ Cantú-Reyna C, Santos-Guzmán J, Cruz-Camino H, Vázquez Cantu D, Góngora-Cortéz J, Gutiérrez-Castillo A (2019). "Incidencia de deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa en una población hispana". Revista de Medicina Neonatal-Perinatal . 12 (2): 203– 207. doi : 10.3233/NPM-1831 . PMID 30741698 . S2CID 73452760 .
- ^ Stegelmeier BL, Molyneux RJ, Elbein AD, James LF (mayo de 1995). "Las lesiones de locoweed (Astragalus mollissimus), swainsonina y castanospermina en ratas" . Patología Veterinaria . 32 (3): 289– 98. doi : 10.1177/030098589503200311 . PMID 7604496 . S2CID 45016726 .
- ↑ Stojkovic T, Vissing J, Petit F, Piraud M, Orngreen MC, Andersen G, Claeys KG, Wary C, Hogrel JY, Laforêt P (2009-07-23). "Glucogenosis muscular debida a deficiencia de fosfoglucomutasa 1" . New England Journal of Medicine . 361 (4): 425– 427. doi : 10.1056/NEJMc0901158 . ISSN 0028-4793 . PMID 19625727 .
- ↑ "¡Es tan 'Chocolate Bar'!"" .
- ↑ "Seis años después, la idea de un niño para ayudar a su amigo con una enfermedad rara da lugar a importantes avances científicos" . 11 de junio de 2019.
- ↑ "Equipo CureGSD1b - CureGSD1b" . 8 de mayo de 2022.
Enlaces externos
- La lógica química de la degradación del glucógeno en ufp.pt
- Glucogenólisis en los Encabezamientos de Materias Médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
- Reacciones bioquímicas
- Metabolismo de los carbohidratos
- Diabetes
- Hepatología