Glicogênio: armazenamento e degradação

Prévia do material em texto

Glicogênio
O glicogênio é a forma de reserva da glicose no nosso organismo. O armazenamento do polímero de glicoses é vantajoso sobre o armazenamento de moléculas de glicose. Isso porque caso toda a glicose armazenada na forma de glicogênio fosse armazenada na forma de glicoses livres, haveria uma pressão osmótica muito grande (osmolaridade de 0,04M contra uma osmolaridade de 0,01µM do glicogênio) que impediria a manutenção dessas moléculas na célula. Além disso, o glicogênio é uma molécula solúvel em água, o que facilita seu transporte e mobilização.
O glicogênio é sintetizado após as refeições, quando há oferta grande de glicose no sangue (hiperglicemia). Ele é então armazenado no fígado ou nos músculos. O glicogênio hepático pode ser degradado a glicoses, as quais são enviadas para todo o organismo no jejum (hipoglicemia). O glicogênio muscular, por outro lado, é praticamente consumido apenas nos músculos onde ele é armazenado.
Glicogenólise muscular
A degradação do glicogênio consiste na remoção sucessiva de glicoses do polímero. Esse processo é rápido pela grande presença de ramificações na molécula de glicogênio que são degradadas simultaneamente por um complexo enzimático (a seguir).
A glicogenólise, em geral, não degrada completamente o glicogênio, mantendo um núcleo para a ressíntese posterior.
Glicogênio fosforilase (piridoxal fosfato) 
A glicogenólise se inicia pela ação da enzima glicogênio fosforilase. As glicoses que são retiradas por essa enzima são aquelas encontradas nas ramificações (ligações α 1→4). 
As moléculas de glicose são liberadas na forma glicose-1-fosfato. A enzima é chamada de fosforilase pois sua ação é de uso do fosfato tanto para a quebra do polímero, como pra fosforilação concomitante. O grupo prostético da glicogênio fosforilase é o piridoxal fosfato, um derivado da vitamina B6 que atua tanto na reação catalítica como na retirada de água do meio catalítico, otimizando a reação.
A glicogênio fosforilase, no entanto, não consegue retirar todas as glicoses das ramificações. Ao final da ação dela, sobram quatro moléculas de glicose encadeadas nas ramificações.
Ação da enzima desramificadora
Uma enzima desramificadora termina a degradação dos radicais, por duas ações.
A primeira ação é de glicosil transferase, onde a enzima transfere 3 moléculas de glicose para uma outra ligação α 1→4, a qual pode ser quebrada pela glicogênio fosforilase. A segunda ação é a de α 1→6 glicosidase, que quebra a última molécula de glicose. Diferentemente da glicogênio fosforilase, a α 1→6 glicosidase libera a molécula de glicose na sua forma não fosforilada, em uma hidrólise.
Fosfoglicomutase
As moléculas de glicose-1-fosfato são convertidas a glicose-6-fosfato (componente da via glicolítica) por uma enzima chamada fosfoglicomutase.
O processo que ocorre nessa enzima é a fosforilação da glicose-1-fosfato via um aminoácido serina fosfatado componente da fosfoglicomutase. Na primeira reação, o fosfato da serina é passado para a glicose-1-fosfato, originado glicose-1,5-bifosfato.
A glicose-1,6-bifosfato então transfere um grupo fosfato de volta para o aminoácido serina, ficando na forma de glicose-6-fosfato.
É importante perceber que a fosfoglicomutase é uma enzima que confere ao processo de glicogenólise uma vantagem energética sobre a via glicolítica iniciada em glicose.
Como ela fornece glicose-6-fosfato, utilizando um fosfato inorgânico como substrato inicial, não há gasto de ATP celular para a formação de glicose-6-fosfato – diferentemente da ação da hexoquinase na via glicolítica.
Glicogenólise hepática
A diferença importante da glicogenólise hepática para a muscular é que os hepatócitos possuem uma enzima chamada de glicose-6-fosfatase.
Essa mudança é o que permite com que o fígado aumente a glicemia sanguínea, enviando glicose para os tecidos quando o corpo está em jejum.
A glicose-6-fosfatase age sobre a glicose-6-fosfato formada pela fosfoglicomutase, retirando o grupo fosfato, e formando glicose. A glicose tem a capacidade de atravessar a membrana celular, diferentemente da glicose-6-fosfato cujo íon fosfato impede a passagem livre pela membrana.
Regulação da glicogenólise
Ativação da proteína quinase A (modulação covalente)
As catecolaminas são os hormônios responsáveis por, dentre outras coisas, aumento da glicemia. Dessa forma, elas estimulam a via da glicogenólise quando liberadas, e quando inibidas, diminuem a estimulação.
O receptor beta para as catecolaminas é acoplado à proteína G, que estimula a formação de AMP cíclico. O cAMP, por sua vez, se liga à proteína quinase A, tornando-a ativa.
A proteína quinase A é responsável pela fosforilação das subunidades α e β fosforilase quinase. 
A fosforilase quinase fosforilada torna-se ativa, e por fim, fosforila da glicogênio fosforilase – ativando-a e iniciando a glicogenólise.
Calmodulina (modulação covalente)
A fosforilase quinase possui quatro subunidades. As subunidades alfa e beta sofrem regulação covalente através da fosforilação pela proteína quinase A (descrito anteriormente), no entanto, a subunidade delta também sofre modulação covalente.
O aumento do cálcio no citosol leva a dois processos importantes – a contração do músculo esquelético e o aumento da glicogenólise (ou seja, aumento da oferta de glicose para a atividade muscular).
O cálcio se liga à subunidade delta da fosforilase quinase, tornando-a mais ativa, e aumentando a atividade dessa enzima que, consequentemente, torna mais ativa a atividade da glicogênio fosforilase.