グリコーゲン分解

グリコーゲン分解は、グリコーゲン（n）をグルコース-1-リン酸とグリコーゲン（n-1）に分解する反応です。グリコーゲンの分岐は、グリコーゲンホスホリラーゼという酵素によるリン酸分解によってグルコースモノマーが順次除去され、異化されます。^[1]

機構

筋肉では、cAMPがリン酸化キナーゼに結合することでグリコーゲン沈着が始まり、リン酸化キナーゼが活性型に変換され、ホスホリラーゼbがホスホリラーゼaに変換され、グリコーゲンの分解を触媒します。^[2]

グリコーゲンをグルコース-1-リン酸に分解する全体的な反応は次の通りである: ^[1]

グリコーゲン_{（n残基）} + P _i ⇌ グリコーゲン_{（n-1残基）} + グルコース-1-リン酸

グルコース-1-リン酸はホスホグルコムターゼという酵素によってグルコース-6-リン酸（解糖系でよく利用される）に変換される。^[1]

グルコース残基はグリコーゲンの枝分かれから、α[1→6]結合で枝分かれしたグルコースの4残基手前までリン酸分解される。次にグリコーゲン脱分岐酵素が残りの4つのグルコース単位のうち3つを別のグリコーゲン枝分かれの末端に転移する。これによりα[1→6]枝分かれ点が露出し、α[1→6]グルコシダーゼによって加水分解され、枝分かれの最後のグルコース残基がグルコース分子として除去され、枝分かれが除去される。これはグリコーゲン代謝物がグルコース-1-リン酸ではない唯一のケースである。その後グルコースはヘキソキナーゼによってグルコース-6-リン酸にリン酸化される。^[1]

グリコーゲン分解は、ホルモンや神経からの信号に反応して、筋肉や肝臓組織の細胞で起こります。特に、グリコーゲン分解は闘争・逃走反応や血糖値の調節に重要な役割を果たします。

筋細胞では、グリコーゲンの分解は解糖に必要なグルコース-6-リン酸の即時供給源となり、筋肉の収縮に必要なエネルギーを提供します。グルコース-6-リン酸は細胞膜を通過できないため、それを生成する筋細胞によってのみ使用されます。

肝細胞におけるグリコーゲン分解の主な目的は、グルコースを血流に放出し、他の細胞に取り込ませることです。グルコース-6-リン酸のリン酸基は、筋細胞には存在しないグルコース-6-ホスファターゼという酵素によって除去され、遊離グルコースは肝細胞膜の GLUT2促進拡散チャネルを介して細胞から排出されます。

グリコーゲン分解は血糖値に応じてグルカゴンとインスリンによってホルモン的に調節され、闘争・逃走反応時にはエピネフリンによって刺激される。インスリンはグリコーゲン分解を強力に阻害する。^[4]

筋細胞では、グリコーゲン分解は神経信号によっても刺激される可能性がある。^{[5]グリコーゲン分解は}筋小胞体から放出されるエピネフリンとカルシウムによって制御される。^[3]

グルカゴンは筋肉のグリコーゲン分解には影響を及ぼさない。^[3]

カルシウムはカルモジュリンと結合し、複合体はホスホリラーゼキナーゼを活性化する。^[3]

グルカゴンの非経口（静脈内）投与は、糖分を経口投与できない糖尿病の緊急時によく行われる医療介入です。筋肉内に投与することもできます。

^ abcde DL Nelson & MM Cox (2008). レーニンガー生化学原理（第5版）. ニューヨーク: WH Freeman. pp. 595-596. ISBN 978-0-7167-7108-1. OCLC 191854286.
^ パレデス＝フローレスMA、ラヒミN、モヒウディンSS（2024年1月9日）。生化学、グリコーゲン分解。スタットパール出版。PMID 32119304。
^ abcd Vasudevan DM、SS、Vaidyanathan K（2016年6月2日）。医学生のための生化学の教科書。Jaypee Brothers Medical Publishers Pvt. Limited。ISBN 978-93-5465-648-4。
^ Sargsyan A、Herman MA (2019)。「2型 糖尿病の病因におけるグルコース産生の調節」。Current Diabetes Reports。19 ( 9): 77。doi : 10.1007 /s11892-019-1195-5。PMC 6834297。PMID 31377934。
^ Lodish, et al. (2007).分子細胞生物学（第6版）. WH Freeman and Company. p. 658. ISBN 978-1-4292-0314-2。

Scholia にはGlycogenolysisのトピックプロファイルがあります。