Il glicogeno fosforilasi è un enzima che regola l’uso del glucosio immagazzinato come fonte di energia. Genera glucosio per il metabolismo quando i livelli di zucchero nel sangue sono bassi. Esistono diverse forme nell’uomo, principalmente nei muscoli e nel fegato, e alcune nel cervello. Poiché questo enzima controlla il primo passo dell’utilizzo del glucosio, è complesso e altamente regolato. Le riserve di glucosio del corpo sono sotto forma di glicogeno, che è una lunga catena ramificata di migliaia di unità di glucosio immagazzinate come granuli.
Poiché il glucosio è il carboidrato primario utilizzato come combustibile dall’organismo, la sua conservazione e il suo uso sono strettamente regolati. La fosforilasi di glicogeno esegue il primo passo nella scomposizione del glicogeno polimerico di stoccaggio del glucosio per produrre singole unità di glucosio. Questo enzima aggiunge una molecola di fosfato inorganico a un’unità di glucosio all’estremità di una catena di glicogeno, convertendola in glucosio-1-fosfato e liberandola dal glicogeno. La molecola di glucosio-1-fosfato viene successivamente trasformata in glucosio-6-fosfato da un altro enzima ed entra nel ciclo del glucosio, finendo per essere utilizzata nella respirazione aerobica. Questa scomposizione del glicogeno per la produzione di glucosio è nota come glicogenolisi.
Questo percorso funziona solo a determinate condizioni. Quando gli zuccheri nel sangue sono bassi, l’ormone glucagone viene secreto dal pancreas per finire nel fegato. Attraverso una serie complessa di segnali, fa sì che un gruppo fosfato venga aggiunto al glicogeno fosforilasi. Questo enzima è quindi in grado di aggiungere il suo gruppo inorganico fosfato al glucosio per iniziare la degradazione del glicogeno epatico.
La maggior parte dell’enzima glicogeno fosforilasi, un dimero composto da due subunità, è legata al granulo di glicogeno. Rimane in una forma inattiva fino a quando una molecola di fosfato inorganico viene aggiunta a un gruppo di aminoacidi serici sull’enzima. Questo lo trasforma in uno stato attivo e può iniziare il glucosio fosforilato.
La fosforilasi di glicogeno può essere regolata in modi alternativi, a seconda del gruppo di tessuti. Il tessuto muscolare utilizza molta energia sotto forma del composto di tre fosfato adenosina trifosfato (ATP) ad alta energia. Quando questo viene scomposto, forma una molecola a bassa energia con un singolo gruppo fosfato noto come adenosina monofosfato (AMP). Un modo completamente diverso di regolazione nel tessuto muscolare è il legame dell’AMP con l’enzima degradante del glicogeno. Ciò provoca lo spostamento della struttura dell’enzima e può quindi degradare il glicogeno.
I granuli di glicogeno sono un modo efficace per immagazzinare molta energia chimica in una piccola quantità di spazio. Molte catene di glucosio hanno ramificazioni, ma il glicogeno fosforilasi può agire solo su unità terminali di glucosio su catene lineari. È necessario uno speciale enzima di debranching prima che l’enzima possa degradare completamente il glicogeno.