La glucógeno fosforilasa es una enzima que regula el uso de glucosa almacenada como fuente de energía. Genera glucosa para el metabolismo cuando los niveles de azúcar en la sangre son bajos. Hay múltiples formas que se encuentran en los humanos, principalmente en los músculos y el hígado, y algunas en el cerebro. Dado que esta enzima controla el primer paso de la utilización de glucosa, es compleja y altamente regulada. Las reservas de glucosa del cuerpo están en forma de glucógeno, que es una cadena larga y ramificada de miles de unidades de glucosa almacenadas como gránulos.
Dado que la glucosa es el carbohidrato primario utilizado como combustible por el cuerpo, su almacenamiento y uso está estrictamente regulado. El glucógeno fosforilasa lleva a cabo el primer paso en la descomposición del glucógeno del polímero de almacenamiento de glucosa para producir unidades individuales de glucosa. Esta enzima agrega una molécula de fosfato inorgánico a una unidad de glucosa en el extremo de una cadena de glucógeno, convirtiéndola en glucosa-1-fosfato y liberándolo del glucógeno. La molécula de glucosa-1-fosfato es transformada posteriormente en glucosa-6-fosfato por otra enzima y entra en el ciclo de glucosa, terminando siendo utilizada en la respiración aeróbica. Este desglose del glucógeno para producir glucosa se conoce como glucogenólisis.
Esta vía solo opera bajo ciertas condiciones. Cuando el nivel de azúcar en la sangre es bajo, la hormona glucagón es secretada por el páncreas para terminar en el hígado. A través de una serie compleja de señales, hace que se agregue un grupo fosfato a la glucógeno fosforilasa. Esta enzima es capaz de agregar su grupo fosfato inorgánico a la glucosa para comenzar la degradación del glucógeno hepático.
La mayoría de la enzima glucógeno fosforilasa, un dímero compuesto por dos subunidades, está unida al gránulo de glucógeno. Permanece en forma inactiva hasta que se agrega una molécula de fosfato inorgánico a un grupo de aminoácidos de serina en la enzima. Esto lo transforma a un estado activo, y puede comenzar a fosforilar la glucosa.
La glucógeno fosforilasa se puede regular de maneras alternativas, dependiendo del grupo de tejidos. El tejido muscular utiliza mucha energía en forma de trifosfato de adenosina (ATP) compuesto de tres fosfatos de alta energía. Cuando esto se descompone, forma una molécula de baja energía con un solo grupo fosfato conocido como monofosfato de adenosina (AMP). Un modo completamente diferente de regulación en el tejido muscular es la unión de AMP a la enzima que degrada el glucógeno. Esto hace que la estructura de la enzima cambie, y luego puede degradar el glucógeno.
Los gránulos de glucógeno son una forma eficiente de almacenar una gran cantidad de energía química en una pequeña cantidad de espacio. Muchas cadenas de glucosa tienen ramificaciones, pero la glucógeno fosforilasa solo puede actuar en unidades terminales de glucosa en cadenas lineales. Se requiere una enzima de desramificación especial antes de que la enzima pueda degradar completamente el glucógeno.