D-Fructose-2,6-bisphosphat ist der wichtigste Regulator, wenn es darum geht, den Glucosestoffwechsel der Leber auf Glycolyse (Stellglied Phosphofructokinase 1) oder Gluconeogenese (Stellglied Fructose-1,6-bisphosphatase) einzustellen. Das An- und Abschalten erfolgt etwas verschachtelt über zwei Enzymstufen.
Die Umwandlung von Fructose-6-phosphat (aus der Glycolyse/Gluconeogenese) in den allosterischen Regulator Fructose-2,6-bisphosphat und vice versa wird von einem Enzym vollbracht, das im phosphorylierten Zustand als Phosphatase (Fructose-2,6-bisphosphatase) wirkt und im dephosphorylierten Zustand als Kinase (Phosphofructokinase 2 bzw. Fructose-6-phosphat-2-Kinase). Die Dephosphorylierung des Enzyms durch die Phosphoproteinphosphatase läuft automatisch ab, die Phosphorylierung an einem Seryl-Rest durch die Proteinkinase wird hingegen vom sekundären Botenstoff cAMP getriggert. Der intrazelluläre cAMP-Spiegel im Hepatozyten wird von Katecholaminen (Sympathikus) gesteigert, von Insulin (Nahrungsaufnahme) gesenkt.
Erklärung am Beispiel:
- Nach dem Essen steigt der Insulinspiegel, cAMP sinkt, die Proteinkinase wird inaktiviert, die PFKFB liegt nun überwiegend als Phosphofructokinase 2 vor. Diese wandelt Fructose-6-phosphat in Fructose-2,6-bisphosphat um und damit wird die Glycolyse aktiviert und die Gluconeogenese gehemmt.
- Bei Stress steigt der Katecholaminspiegel, bei Hunger der Glucagonspiegel, es wird vermehrt cAMP gebildet, die Proteinkinase wird aktiviert und phosphoryliert die PFKFB zur Fructose-2,6-bisphosphat-Phosphatase. Diese wandelt Fructose-2,6-bisphosphat in das inaktive Glycolyse-Intermediat Fructose-6-phosphat um und damit wird die Glycolyseaktivierung und Gluconeogenesehemmung unterbrochen und wieder vermehrt Glucose produziert.
