GLİKOJEN FOSFORİLAZ HAZIRLAYAN: HATİCE GÜLBENİZ ( ) Prof. Dr. Figen ERKOÇ GAZİ EĞİTİM FAKÜLTESİ GAZİ ÜNİVERSİTESİ

Transkript

1 GLİKOJEN FOSFORİLAZ HAZIRLAYAN: HATİCE GÜLBENİZ ( ) Prof. Dr. Figen ERKOÇ GAZİ EĞİTİM FAKÜLTESİ GAZİ ÜNİVERSİTESİ

2 Karaciğer ve kas glikojeninin kana ve kas dokusuna glukoz sağlamak üzere kısmen yıkılmasına GLİKOJENOLİZ denir. Bu yıkımın anahtar enzimi GLİKOJEN FOSFORİLAZ dır. Fosforilaz,, glikojenin redükleyici olmayan uçlarından 1,4 bağıyla bağlanmış glukoz moleküllerini, glukoz 1-fosfat olarak açığa çıkarır. Bu fosforoliz reaksiyonudur. GLİKOJEN (glukoz) n + P i GLİKOJEN (glukoz) n-1 + GLUKOZ-1-P fosforilaz

3 Glik ikojenin Yıkımı CH 2 OH CH 2 OH CH 2 OH OH O OH O OH O OH OH O OH O OH O Fosforilaz PO4 CH 2 OH OH O Glukoz-1-P OH OPO 3 2- OH

4 Fosforilaz aktivitesi dallanma bölgesine dört glukoz kalana kadar devam eder. α -1,6-glikozidik bağa varınca fosforilaz ın etkisi durur. Böylece limit dekstrinler oluşur. Bu bağların yıkılıp molekül düz zincir haline gelince fosforilaz tekrar yıkıma devam eder.

5 FOSFORİLAZ IN YAPISI İki subüniteden oluşan fosforilaz, allosterik regülasyona tabidir. Reversibl (tersinir) fosforillenmeyle kontrol edilir. Her subünitede koenzim olarak pridoksal fosfat (PLP) bulunur.

6 İNSAN KARACİĞERİ GLİKOJEN FOSFORİLAZ I Web/mb1/part2/glycogen.htm

7 Glikojen fosforilaz homodimerik yapıda allosterik bir enzimdir.

8 Enzimin subüniteleri yeşil ve mavi renkle gösterilmiştir. İki kırmızı mononükleotid, bu subünitelerdeki oluklara yerleşmiştir. Sarıyla gösterilen moleküller kısa glukoz zincirleridir. Enzim, parlak yeşil ve mavi renklerle gösterilen, 14 pozisyonundaki serin e bir fosfat molekülü eklenerek aktive olur. Fosfat, enzimin konformasyonunu değiştirerek aktiviteyi düzenler. Ayrıca, diğer modifikatörlerin bağlanması da allosterik regülasyonu sağlar. Örnek: kırmızı renkle gösterilen AMP, molekülün arka tarafında farklı bir bölgeye bağlanır.

9 Glikojen Fosforilaz ın Aktivasyonu Glikojen fosforilaz konformasyon değişikliği ile aktive olur. Soldaki şekilde, aktif olmayan T formu; sağda ise aktif R formu görülmektedir. Aktivasyon, AMP nin regülatör bölgeye bağlanmasıyla, 14 pozisyonundaki serin kalıntısının fosforilasyonu ile sağlanır.

10 GLİKOJEN FOSFORİLAZ AKTİVİTESİNİN KOVALENT MODİFİKASYONLA DÜZENLENMESİ Glikojen fosforilaz fizyolojik öneme sahip iki formda bulunur: daha aktif olan fosforilaz a,, daha az aktif olan fosforilaz b. Fosforilaz a, her bir hidroksil grubu fosforillenmiş özgül bir Ser kalıntısına sahip iki subünite taşır. Serin fosfat kalıntıları enzimin maksimum aktivitesi için gereklidir. Fosfat grupları enzimden hidrolitik olarak fosforilaz fosfataz ile uzaklaştırılarak enzim, inaktif fosforilaz b ye çevrilir. Fosforilaz b de, fosforilaz kinaz enziminin kataliziyle ATP den enzimin iki özgül Ser kalıntısının hidroksil gruplarına fosfat takılmasıyla fosforilaz ya dönüşür.

11

12 ng/phosphorylaseregulation.gif&imgrefurl= c11/c11links/web.indstate.edu/thcme/mwking/glycogen.html&h=384&w=4 97&sz=9&

13 FOSFORİLAZ IN ALLOSTERİK VE ENDOKRİN REGÜLASYONU Karaciğerde fosforilaz,, kan glukoz konsantrasyonundan etkilenir. Kan glukozu yükseldiğinde fosforilaz aktivitesi azalır. Bunun yanısıra fosforilaz aktivitesi pankreasdan açlıkta salgılanan glukagon ve toklukta salgılanan insülin hormanları tarafından regüle edilir. Açlık stres faktörü olduğu için, kan glukozu, sürrenal medullada sentezlenen stres hormonu epinefrin seviyesini de arttırır. Kasta a ise fosforilaz enzimi kan glukoz seviyesinden etkilenmez. Burada primer faktör sinir impulsları ve strestir. Stres altında kana salgılanan epinefrin, kasta karaciğerden daha etkindir. Ayrıca epinefrinin glukagon salınmasını uyarıcı, insulin salgılanmasını baskılayıcı bir etkisi vardır. Böylece fosforilaz üç hormondan da etkilenir. Karaciğerde glukagon,, hücre membranındaki spesifik reseptörüne, epinefrin kasta ve karaciğerde beta2-adrenerjik adrenerjik reseptörlere bağlanır. Hormon-reseptör reseptör kompleksinin membranın iç tarafında bulunan adenilat siklaz enziminini aktive etmesiyle ikinci haberci camp oluşur.

14 Hormonal regülasyonun mekanizması: 1. Hormon-reseptör reseptör kompleksinin oluşması, 2. Membrana bağlı adenilat siklazın aktivasyonu, 3. ATP den camp nin oluşması, 4. camp nin protein kinaz A yı aktive etmesi, 5. Fosforilaz kinaz enziminin protein kinaz A tarafından aktivasyonu, 6. Fosforilaz kinazın inaktif fosforilazı aktif fosforilaza aktivasyonu. Kovalent modifikasyonun oluşturduğu bu iki farklı konformasyon,farklı allosterik efektörlerle etkileşime girer.böylelikle enzim aktivitesinin sadece hormonal etkiyle kilitlenmesi engellenmiş olur.

15 Fosforilaz aktivitesinin allosterik regülasyonu karaciğer ve kas dokularında farklıdır. İnaktif fosforilaz b, kas dokusunda yüksek AMP konsantrasyonunda aktive olur, yüksek ATP konsantrasyonun da ise T halinde kalır. Her iki efektör,enzimin aynı allosterik bölgesine bağlanır. Kas glikojeninin yıkımı, dokunun enerji ihtiyacına bağlı olduğundan; AMP ve ATP birbirine zıt etki gösterir. İnaktif (b) formunun negatif efektörü olan glukoz-5-p, bu formu stabilleştirerek glukozun dokuda serbestleşmesini önler. Fosforilaz a ise, kasta allosterik modifikasyona uğramaz; fosfat bağlı kaldıkça tamamen aktiftir.

16 Karaciğer fosforilazının yapısı kas fosforilazına çok benzemekle birlikte, aktif ve inaktif formlarının allosterik etkileşimi farklıdır. Burada fosforilaz a, serbest glukoz moleküllei tarafından allosterik inhibisyona uğrar, R konformasyonu T şekline dönüşür. Bu inhibisyon önemli bir fizyolojik durumu (tokluk hali) kompanse etmektedir. Toklukta kan şekerinin yükselmesiyle insülin kaskadının harekete geçip fosforilazın inaktif formuna dönmesine kadar glikojenoliz gerçekleşecektir.

17 Fosforilazın kovalent modifikasyonla zorunlu düzenlenmesi iki allosterik kontrol mekanizmasıyla sağlanır. Kas kasılması için bir sinyal olan o Ca 2+ fosforilaz b kinaza bağlanır ve aktive eder. İnaktif fosforilaz b nin aktif a şekline çevrilmesini sağlar. Kuvvetli kasılan kasta biriken AMP, fosforilaza bağlanır ve enzimi aktive eder. ATP seviyesi yüksek olduğunda ATP, AMP nin bağlandığı allosterik bölgeyi kapatır, fosforilaz inaktive olur.

18 Fosforilazın aktivasyonunda epinefrin ve glukagonun rolü tbnw=150&prev=/images%3fq%3dglycogen%2bphosphorylase%26start%3d40%26ndsp%3d20%26um %3D1%26hl%3Dtr%26sa%3DN

19 GLİKOJEN DEPO HASTALIKLARI Hastalık Tipi Defektli Enzim Etkilenen Doku Glikojenin Özelliği Klinik Bulgu McArdle Fosforilaz Kas Miktar fazla normal yapı Egzersiz ağrısı, miyoglobinüri Hers Fosforilaz Karaciğer Miktar fazla Büyük karaciğer, gelişim geriliği GÜRDÖL Figen,ADEMOĞLU Evin,Biyokimya,Nobel Tıp Kitapevi

20 REFERANSLAR: PALMER, T. (1981), Understanding Enzymes, Ellis horwood-limited Publishers Gazi Üniversitesi Merkez Kütüphanesi QU135 PAL 1981 SUCKLING, J. C., GIBSON, L. C., PITT R. A. (1998), Enzyme Chemistry, Blackie Academic&Professional Gazi Üniversitesi Merkez Kütüphanesi QU135 ENZ 1998 YENSOY, M. (1984), İnsan Biyokimyası, İstanbul Universitesi İstanbul Tıp Fakültesi, Beta Basım Yayım Gazi Üniversitesi Merkez Kütüphanesi QU4 YEN 1984 GÜRDÖL, F., ADEMOĞLU, E. (2006), Biyokimya, Nobel Tıp Kitapevi Gazi Üniversitesi Merkez Kütüphanesi QU4 B NELSON, L. D., COX, M. M. (2005), Lehninger Biyokimyanın İlkeleri, Palme Yayıncılık.

21 /2006III/KenanCelik/KasveKckhsenvedepohi poglisemi.ppt state.edu/thcme/mwking/phosphorylaseregulation.gif &imgrefurl= nks/web.indstate.edu/thcme/mwking/glycogen.html&h =384&w=497&sz=9& mb1/part2/glycogen.htm - 31k 8/10/