Phosphorylase-Kinase

Phosphorylase-Kinase (EC 2.7.11.19) ist ein Enzym, eine Serin/Threonin-spezifische Proteinkinase, die die Glykogen-Phosphorylase phoshoryliert und damit aktiviert. Dadurch spielt sie im kaskadenförmigen Aktivierungsmechanismus des Glykogenabbaus eine zentrale Rolle. Sie ist die erste Serin/Threonin-Kinase, die im Jahre 1959 von Edwin Gerhard Krebs und seinen Mitarbeitern entdeckt wurde.

Weiteres empfehlenswertes Fachwissen

Leitfaden zu den grundlegenden Laborkenntnissen

Lassen Sie sich von statischen Aufladungen nicht die Wägegenauigkeit stören.

Wie kann man Pipetten schnell überprüfen?

Aufbau

Die Phophorylase-Kinase ist mit einer Masse von 1200 Dalton ein sehr großes Protein. Sie besitzt vier Untereinheiten, im Skelettmuskel liegt eine Untereinheitenstruktur von (αβγδ)₄ vor. Dabei besitzt die β-Untereinheit eine katalytische Aktivität, die anderen Untereinheiten erfüllen regulatorische Funktionen.

Regulation

  Das Enzym wird durch zwei Prozesse reguliert: durch reversible Phosphorylierung und durch allosterische Regulation.

Beim erstern spielt die Proteinkinase A (PKA) eine entscheidende Rolle. Diese überträgt eine Phosphatgruppe auf die β-Untereinheit der zunächst schwach aktiven Phophorylase-Kinase. Dies hat zur Folge, dass das Aktivitätslevel der Kinase gesteigert wird. Die PKA selbst wird von einer inaktiven Form durch einen second messenger, cAMP, aktiviert. Ein Grund für eine cAMP-Freisetzung ist das Vorhandensein mancher Hormone, z. B. Adrenalin.

Die Phoshorylase-Kinase kann aber auch in eine teilweise aktive Form durch einen erhöhten Ca²⁺-Spiegel aktiviert werden. Als Calciumsensor dient Calmodulin, das der δ-Untereinheit des Enzyms entspricht.

Wenn sowohl die β-Untereinheit der Phosphorylase-Kinase in einer phosphorylierten Form vorliegt als auch das Calmodulin in der δ-Untereinheit Calciumionen gebunden hat, ist das Enzym voll aktiv.

Funktion

  Der Glykogenabbau wird durch ein Hunger- oder Stresssignal über eine kaskadenförmige Signalübertragungsweg ausgelöst. Nach Binden des Hormons Adrenalin (Stresssignal) oder Glucagon (Hungersignal) wird cAMP als second messenger freigesetzt, welches wiederum die Proteinkinase A aktiviert. Wie oben beschrieben phosphoryliert dieses die Phosphorylase-Kinase. Letztere phosphoryliert im aktiverten Zustand die inaktive Glykogenphosphorylase, ein dimeres Enzym. Inaktiviert wird es auch als Phosphorylase b bezeichnet, nach Phoshorylierung wird es in eine aktive Form (Phoshporylase a) umgewandelt. Durch die aktivierte Glykogen-Phosphorylase kann Glykogen zu Glucose-1-Phosphat enzymatisch abgebaut werden und in weiteren Reaktionsschritten schließlich Glucose ins Blut abgegeben werden.

Damit nimmt die Phosphorylase-Kinase eine zentrale Rolle im Signaltransduktionsweg für den Glykogenabbau an.

Siehe auch

• Glycogenphosphorylase
• Glykogenabbau
• Signaltransduktion
• Second Messenger

Literatur

• Berg, Tymoczko, Stryer: Biochemie. 5. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2003, ISBN 3827413036