GLİKOJEN GLİKOJEN FOSFORİLAZFOSFORİLAZ

HAZIRLAYAN:HAZIRLAYAN:HATİCE GÜLBENİZ (050559016)HATİCE GÜLBENİZ (050559016)

Prof. Dr. Figen ERKOÇProf. Dr. Figen ERKOÇGAZİ EĞİTİM FAKÜLTESİGAZİ EĞİTİM FAKÜLTESİ

GAZİ ÜNİVERSİTESİGAZİ ÜNİVERSİTESİ

Karaciğer ve kas glikojeninin kana ve kas dokusuna Karaciğer ve kas glikojeninin kana ve kas dokusuna glukozglukozsağlamak üzere kısmen yıkılmasına GLİKOJENOLİZ denir. Bu sağlamak üzere kısmen yıkılmasına GLİKOJENOLİZ denir. Bu yıkımın anahtar enzimi GLİKOJEN yıkımın anahtar enzimi GLİKOJEN FOSFORİLAZ’dırFOSFORİLAZ’dır..FosforilazFosforilaz, glikojenin , glikojenin redükleyiciredükleyici olmayan uçlarından 1,4 bağıyla olmayan uçlarından 1,4 bağıyla bağlanmış bağlanmış glukozglukoz moleküllerini, moleküllerini, glukozglukoz 11--fosfat olarak açığa çıkarır. fosfat olarak açığa çıkarır. Bu Bu fosforolizfosforoliz reaksiyonudur.reaksiyonudur.

GLİKOJEN (glukoz) n + Pi GLİKOJEN (glukoz) n-1 + GLUKOZ-1-P

fosforilaz

GlGlikikoojjeneninin YıkımıYıkımı

O

OH

OH

OH

CH2OH

O

OH

OH

CH2OH

O O

O

OH

OH

CH2OH

O

PO4Fosforilaz

O

OPO32-

OH

OH

OH

CH2OH

Glukoz-1-P

•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.

http://www.med.unibs.it/~marchesi/glycogen.html

FOSFORİLAZ’IN YAPISIFOSFORİLAZ’IN YAPISI

İİki ki subünitedensubüniteden oluşan oluşan fosforilazfosforilaz, , allosterikallosterik regülasyonaregülasyona tabidir. tabidir. ReversiblReversibl (tersinir) (tersinir) fosforillenmeylefosforillenmeyle kontrol edilir. Her kontrol edilir. Her subünitedesubünitedekoenzimkoenzim olarak olarak pridoksalpridoksal fosfat (PLP) bulunur.fosfat (PLP) bulunur.

http://www.rcsb.org/pdbl

İNSAN KARACİĞERİ GLİKOJEN FOSFORİLAZ’I

http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/part2/glycogen.htm

Glikojen fosforilaz homodimerik yapıda allosterik bir enzimdir.

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 allosterikregülasyonu sağlar. Örnek: kırmızı renkle gösterilen AMP, molekülün arka tarafında farklı bir bölgeye bağlanır.

http://www.rcsb.org/pdb

Glikojen Glikojen Fosforilaz’ınFosforilaz’ın AktivasyonuAktivasyonu

Glikojen Glikojen fosforilazfosforilazkonformasyonkonformasyon değişikliği ile değişikliği ile aktive olur. Soldaki şekilde, aktive olur. Soldaki şekilde, aktif olmayan T formu; sağda aktif olmayan T formu; sağda ise aktif R formu ise aktif R formu görülmektedir.görülmektedir.

Aktivasyon, Aktivasyon, AMP’ninAMP’ninregülatör bölgeyeregülatör bölgeyebağlanmasıyla, 14bağlanmasıyla, 14pozisyonundaki serinpozisyonundaki serinkalıntısının kalıntısının fosforilasyonufosforilasyonu ile ile sağlanır. sağlanır.

http://www.rcsb.org/pdb

GLİKOJEN FOSFORİLAZ AKTİVİTESİNİN KOVALENT GLİKOJEN FOSFORİLAZ AKTİVİTESİNİN KOVALENT MODİFİKASYONLA DÜZENLENMESİMODİFİKASYONLA DÜZENLENMESİ

Glikojen Glikojen fosforilazfosforilaz fizyolojik öneme sahip iki formda fizyolojik öneme sahip iki formda bulunur: daha aktif olan bulunur: daha aktif olan fosforilazfosforilaz aa, daha az aktif olan , daha az aktif olan fosforilazfosforilaz bb. . FosforilazFosforilaz a, her bir hidroksil grubu a, her bir hidroksil grubu fosforillenmişfosforillenmiş özgül bir Ser kalıntısına sahip iki özgül bir Ser kalıntısına sahip iki subünitesubünitetaşır. Serin fosfat kalıntıları enzimin maksimum aktivitesi taşır. Serin fosfat kalıntıları enzimin maksimum aktivitesi için gereklidir. Fosfat grupları enzimden için gereklidir. Fosfat grupları enzimden hidrolitikhidrolitik olarak olarak fosforilazfosforilaz fosfatazfosfataz ile uzaklaştırılarak enzim, ile uzaklaştırılarak enzim, inaktifinaktiffosforilazfosforilaz b’yeb’ye çevrilir.çevrilir.

FosforilazFosforilaz b de, b de, fosforilazfosforilaz kinazkinaz enziminin kataliziyle enziminin kataliziyle ATP’denATP’den enzimin iki özgül Ser kalıntısının hidroksil enzimin iki özgül Ser kalıntısının hidroksil gruplarına fosfat takılmasıyla gruplarına fosfat takılmasıyla fosforilazfosforilaz ‘‘yaya dönüşür.dönüşür.

http://tip.cumhuriyet.edu.tr

http://dwb.unl.edu/teacher/nsf/c11/c11links/web.indstate.edu/thcme/mwking/phosphorylaseregulation.gif&imgrefurl=http://dwb.unl.edu/teacher/nsf/c11/c11links/web.indstate.edu/thcme/mwking/glycogen.html&h=384&w=497&sz=9&

FOSFORİLAZ’IN ALLOSTERİK VE ENDOKRİN REGÜLASYONU

Karaciğerde Karaciğerde fosforilazfosforilaz, kan , kan glukozglukoz konsantrasyonundan etkilenir. konsantrasyonundan etkilenir. Kan Kan glukozuglukozu yükseldiğinde yükseldiğinde fosforilazfosforilaz aktivitesi azalır. Bunun aktivitesi azalır. Bunun yanısırayanısırafosforilazfosforilaz aktivitesi aktivitesi pankreasdanpankreasdan açlıkta salgılanan açlıkta salgılanan glukagonglukagon ve ve toklukta salgılanan toklukta salgılanan insülininsülin hormanlarıhormanları tarafından tarafından regüleregüle edilir. Açlık edilir. Açlık stres faktörü olduğu için, kan stres faktörü olduğu için, kan glukozuglukozu, , sürrenalsürrenal medulladamedulladasentezlenen stres hormonu epinefrin seviyesini de arttırır. Kastsentezlenen stres hormonu epinefrin seviyesini de arttırır. Kasta ise a ise fosforilazfosforilaz enzimi kan enzimi kan glukozglukoz seviyesinden etkilenmez. Burada seviyesinden etkilenmez. Burada primerprimerfaktör sinir faktör sinir impulslarıimpulsları ve strestir. Stres altında kana salgılanan ve strestir. Stres altında kana salgılanan epinefrin, kasta karaciğerden daha etkindir. Ayrıca epinefrinin epinefrin, kasta karaciğerden daha etkindir. Ayrıca epinefrinin glukagonglukagon salınmasını uyarıcı, salınmasını uyarıcı, insulininsulin salgılanmasını baskılayıcı bir salgılanmasını baskılayıcı bir etkisi vardır. Böylece etkisi vardır. Böylece fosforilazfosforilaz üç hormondan da etkilenir.üç hormondan da etkilenir.Karaciğerde Karaciğerde glukagonglukagon, hücre , hücre membranındakimembranındaki spesifik reseptörüne, spesifik reseptörüne, epinefrin kasta ve karaciğerde beta2epinefrin kasta ve karaciğerde beta2--adrenerjikadrenerjik reseptörlere reseptörlere bağlanır. Hormonbağlanır. Hormon--reseptör kompleksinin reseptör kompleksinin membranınmembranın iç tarafında iç tarafında bulunan bulunan adenilatadenilat siklazsiklaz enzimininienziminini aktive etmesiyle ikinci haberci aktive etmesiyle ikinci haberci cAMPcAMP oluşuroluşur..

HormonalHormonal regülasyonunregülasyonun mekanizması:mekanizması:1. Hormon1. Hormon--reseptör kompleksinin oluşması,reseptör kompleksinin oluşması,2. 2. MembranaMembrana bağlı bağlı adenilatadenilat siklazınsiklazın aktivasyonu,aktivasyonu,3. 3. ATP’denATP’den cAMP’nincAMP’nin oluşması,oluşması,4. 4. cAMP’nincAMP’nin protein protein kinazkinaz A’yıA’yı aktive etmesi,aktive etmesi,5. 5. FosforilazFosforilaz kinazkinaz enziminin protein enziminin protein kinazkinaz A A

tarafından aktivasyonu,tarafından aktivasyonu,6. 6. FosforilazFosforilaz kinazınkinazın inaktifinaktif fosforilazıfosforilazı aktif aktif fosforilazafosforilaza

aktivasyonu.aktivasyonu.KovalentKovalent modifikasyonun oluşturduğu bu iki modifikasyonun oluşturduğu bu iki

farklı farklı konformasyonkonformasyon,farklı ,farklı allosterikallosterik efektörlerleefektörlerle etkileşime etkileşime girer.Böylelikle enzim aktivitesinin sadece girer.Böylelikle enzim aktivitesinin sadece hormonalhormonal etkiyle etkiyle kilitlenmesi engellenmiş olur.kilitlenmesi engellenmiş olur.

FosforilazFosforilaz aktivitesinin aktivitesinin allosterikallosterik regülasyonuregülasyonukaraciğer ve kas dokularında farklıdır. karaciğer ve kas dokularında farklıdır. İnaktifİnaktiffosforilazfosforilaz b, kas dokusunda yüksek AMP b, kas dokusunda yüksek AMP konsantrasyonunda aktive olur, yüksek ATP konsantrasyonunda aktive olur, yüksek ATP konsantrasyonun da ise T halinde kalır. Her iki konsantrasyonun da ise T halinde kalır. Her iki efektörefektör,enzimin aynı ,enzimin aynı allosterikallosterik bölgesine bölgesine bağlanır. Kas glikojeninin yıkımı, dokunun enerji bağlanır. Kas glikojeninin yıkımı, dokunun enerji ihtiyacına bağlı olduğundan; AMP ve ATP ihtiyacına bağlı olduğundan; AMP ve ATP birbirine zıt etki gösterir. birbirine zıt etki gösterir. İnaktifİnaktif (b) formunun (b) formunun negatif negatif efektörüefektörü olan olan glukozglukoz--55--P, bu formu P, bu formu stabilleştirerek stabilleştirerek glukozunglukozun dokuda dokuda serbestleşmesini önler. serbestleşmesini önler. FosforilazFosforilaz a ise, kasta a ise, kasta allosterikallosterik modifikasyona uğramaz; fosfat bağlı modifikasyona uğramaz; fosfat bağlı kaldıkça tamamen aktiftir.kaldıkça tamamen aktiftir.

Karaciğer Karaciğer fosforilazınınfosforilazının yapısı kas yapısı kas fosforilazınafosforilazına çok çok benzemekle birlikte, aktif ve benzemekle birlikte, aktif ve inaktifinaktif formlarının formlarının allosterikallosterik etkileşimi farklıdır. Burada etkileşimi farklıdır. Burada fosforilazfosforilaz a, a, serbest serbest glukozglukoz molekülleimoleküllei tarafından tarafından allosterikallosterikinhibisyonainhibisyona uğrar, R uğrar, R konformasyonukonformasyonu T şekline T şekline dönüşür. Bu dönüşür. Bu inhibisyoninhibisyon önemli bir fizyolojik durumu önemli bir fizyolojik durumu (tokluk hali) (tokluk hali) kompansekompanse etmektedir. Toklukta kan etmektedir. Toklukta kan şekerinin yükselmesiyle şekerinin yükselmesiyle insülininsülin kaskadınınkaskadınınharekete harekete geçipgeçip fosforilazınfosforilazın inaktifinaktif formuna formuna dönmesine kadar dönmesine kadar glikojenolizglikojenoliz gerçekleşecektir.gerçekleşecektir.

FosforilazınFosforilazın kovalentkovalent modifikasyonla zorunlu düzenlenmesi iki modifikasyonla zorunlu düzenlenmesi iki allosterikallosterikkontrol mekanizmasıyla sağlanır. Kas kasılması için bir sinyal okontrol mekanizmasıyla sağlanır. Kas kasılması için bir sinyal olan Calan Ca2+2+

fosforilazfosforilaz b b kinazakinaza bağlanır ve aktive eder. bağlanır ve aktive eder. İnaktifİnaktif fosforilazfosforilaz b’ninb’nin aktif a şekline aktif a şekline çevrilmesini sağlar. Kuvvetli kasılan kasta biriken AMP, çevrilmesini sağlar. Kuvvetli kasılan kasta biriken AMP, fosforilazafosforilaza bağlanır ve bağlanır ve enzimi aktive eder. ATP seviyesi yüksek olduğunda ATP, enzimi aktive eder. ATP seviyesi yüksek olduğunda ATP, AMP’ninAMP’nin bağlandığı bağlandığı allosterikallosterik bölgeyi kapatır, bölgeyi kapatır, fosforilazfosforilaz inaktiveinaktive olur.olur.

http://tip.cumhuriyet.edu.tr

Fosforilazın aktivasyonunda epinefrin ve glukagonun rolü

http://sandwalk.blogspot.com/2007/05/regulating-glycogen-metabolism.html&h=1008&w=1272&sz=99&hl=tr&start=46&um=1&tbnid=KvxybdpecorxRM:&tbnh=119&tbnw=150&prev=/images%3Fq%3Dglycogen%2Bphosphorylase%26start%3D40%26ndsp%3D20%26um%3D1%26hl%3Dtr%26sa%3DN

GLİKOJEN DEPO HASTALIKLARIGLİKOJEN DEPO HASTALIKLARI

Hastalık TipiHastalık Tipi DefektliDefektliEnzimEnzim

Etkilenen Etkilenen

Doku Doku

GlikojeninGlikojeninÖzelliğiÖzelliği

Klinik BulguKlinik Bulgu

McArdleMcArdle FosforilazFosforilaz KasKas Miktar fazla Miktar fazla normal yapınormal yapı

Egzersiz Egzersiz ağrısı,ağrısı,miyoglobinürimiyoglobinüri

HersHers FosforilazFosforilaz KaraciğerKaraciğer Miktar fazlaMiktar fazla Büyük Büyük karaciğer,karaciğer,gelişim gelişim geriliğigeriliği

GÜRDÖL Figen,ADEMOĞLU Evin,Biyokimya,Nobel Tıp Kitapevi

REFERANSLAR:

PALMER, T. (1981), PALMER, T. (1981), UnderstandingUnderstanding EnzymesEnzymes, , EllisEllishorwoodhorwood--LimitedLimited PublishersPublishersGazi Üniversitesi Merkez Kütüphanesi QU135 PAL 1981Gazi Üniversitesi Merkez Kütüphanesi QU135 PAL 1981SUCKLING, J. C., GIBSON, L. C., PITT R. A. (1998), SUCKLING, J. C., GIBSON, L. C., PITT R. A. (1998), EnzymeEnzyme ChemistryChemistry, , BlackieBlackie AcademicAcademic&Professional&ProfessionalGazi Üniversitesi Merkez Kütüphanesi QU135 ENZ Gazi Üniversitesi Merkez Kütüphanesi QU135 ENZ 19981998YENSOY, M. (1984), İnsan Biyokimyası, İstanbul YENSOY, M. (1984), İnsan Biyokimyası, İstanbul UniversitesiUniversitesi İstanbul Tıp Fakültesi, Beta Basım Yayımİstanbul Tıp Fakültesi, Beta Basım YayımGazi Üniversitesi Merkez Kütüphanesi QU4 YEN 1984Gazi Üniversitesi Merkez Kütüphanesi QU4 YEN 1984GÜRDÖL, F., ADEMOĞLU, E. (2006), Biyokimya, Nobel GÜRDÖL, F., ADEMOĞLU, E. (2006), Biyokimya, Nobel Tıp KitapeviTıp KitapeviGazi Üniversitesi Merkez Kütüphanesi QU4 B624 2006Gazi Üniversitesi Merkez Kütüphanesi QU4 B624 2006NELSON, L. D., COX, M. M. (2005), NELSON, L. D., COX, M. M. (2005), LehningerLehningerBiyokimyanın İlkeleri, Biyokimyanın İlkeleri, PalmePalme Yayıncılık.Yayıncılık.

http://tip.cumhuriyet.edu.tr/cutf/Donem1/DonemI20052006/2006III/KenanCelik/KasveKckhsenvedepohipoglisemi.ppthttp://dwb.unl.edu/teacher/nsf/c11/c11links/web.indstate.edu/thcme/mwking/phosphorylaseregulation.gif&imgrefurl=http://dwb.unl.edu/teacher/nsf/c11/c11links/web.indstate.edu/thcme/mwking/glycogen.html&h=384&w=497&sz=9&http://www.rcsb.org/pdbhttp://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/part2/glycogen.htm - 31k –http://www.proteinscience.org/cgi/content/abstract/8/10/1930http:// www.steve.gb.comhttp://www.med.unibs.it/~marchesi/glycogen.html