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解糖は、グルコースが好気的または嫌気的条件下で起こるかどうかに応じて、ピルビン酸または乳酸に変換されるプロセスです。この過程の調節は、関与する酵素反応が不可逆的である3つの基本的な点で起こる。これら3つの酵素は、ヘキソキナーゼ、ホスホフルクトキナーゼおよびピルビン酸キナーゼである。解糖の阻害は、アデノシン三リン酸の分解を防ぐことによってエネルギーを節約するためのメカニズムです。
解糖は、グルコースがピルビン酸または乳酸に変換されるプロセスです。 (Andy Sotiriou /フォトディスク/ゲッティイメージズ)
グルコース-6-リン酸の蓄積
ヘキソキナーゼ酵素は解糖の第一段階を触媒し、そこでグルコース-6-リン酸に変換される。高濃度のこの製品は酵素活性を阻害します。それが蓄積すると、グルコース-6-ホスフェートはグルコース基質と競合して酵素の活性部位ならびに他のアロステリック部位に結合する。この結合はヘキソキナーゼの作用を阻害する。
酵素ヘキソキナーゼは解糖の第一段階を触媒する (ブランドXの写真/ブランドXの写真/ゲッティイメージズ)グルコキナーゼ調節タンパク質の作用
肝臓では、グルコースのグルコース-6-リン酸への変換は、グルコキナーゼと呼ばれるヘキソキナーゼの変異体の作用を通して起こる。ヘキソキナーゼとは異なり、グルコキナーゼはグルコース-6-リン酸濃度の影響を受けないため、阻害されません。グルコキナーゼの作用は、グルコキナーゼ調節タンパク質(PRG)と呼ばれるタンパク質の存在によって調節される。酵素グルコキナーゼへのPRGの結合は肝臓での解糖を阻害する。
肝臓では、グルコースからグルコース-6-リン酸への変換は、グルコキナーゼと呼ばれるヘキソキナーゼの変異体の作用を通して起こる (Photos.com/Photos.com/Getty Images)ATPの蓄積
解糖サイクルにおいて、ホスホフルクトキナーゼによって触媒される反応は律速段階である。この酵素はATPによるフルクトース-6-リン酸のリン酸化を触媒してフルクトース-1,6-ビスリン酸を生成する。高濃度のATPが存在する条件では、解糖は必要ありません。このATPはホスホフルクトキナーゼ酵素のアロステリック部位に結合し、そしてその立体配座の変化を引き起こす。この変化はフルクトース-6-リン酸基質の結合を回避し、それゆえ解糖を阻害する酵素活性を阻害する。
高濃度のATPが存在する条件では、解糖は必要ありません。 (George Doyle / Stockbyte / Getty Images)
ピルビン酸キナーゼの阻害
酵素ピルビン酸キナーゼは解糖調節の第三の部位である。この酵素の活性は高ATP濃度の存在により阻害される。ピルビン酸から生合成されるアラニンの存在もまた阻害因子として作用する。 ATPおよびアラニンの両方は、酵素ピルビン酸キナーゼ上のアロステリック部位に結合し、そしてその活性の低下をもたらす。血糖値が低下すると、酵素ピルビン酸キナーゼのリン酸化が起こり、それが酵素を不活性にし、解糖を阻害する。
酵素ピルビン酸キナーゼは解糖の調節の3番目の部位である (ブランドXの写真/ブランドXの写真/ゲッティイメージズ)