Biochemie und Pathobiochemie: beta-D-Fructose-2,6-bisphosphat
Allgemeines Bearbeiten
Fructose-2,6-bisphosphat regelt unter dem Einfluss verschiedener Hormone die gegensinnige Aktivität von Glycolyse und Gluconeogenese. Gebildet und abgebaut wird es von einem Enzym mit zwei gegensätzlichen Funktionen, der PFKFB (Phosphofructokinase 2/Fructose-2,6-bisphosphatase).
Bildung und Abbau von Fructose-2,6-bisphosphat Bearbeiten
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Phosphoprotein- phosphatase | ||||||||
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PFK 2 | |||||||||
| PFK 1 (Glycolyse) + |
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Proteinkinase | + cAMP | + Katecholamine, Glucagon | |||||
| FBP (Gluconeogenese) - | - Insulin | |||||||||
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Fructose-2,6-bisphosphatase |
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.
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