Biochemie und Pathobiochemie: beta-D-Fructose-2,6-bisphosphat

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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]

Beta-D-Fructose-6-phosphat2.svg β-D-Fructose- 6-phosphat (F6P)
H2O

Pi

R-Pfeil runter 1-3.svg
Phosphoprotein- phosphatase
ATP

ADP

R-Pfeil runter 1-3.svg
PFK 2

EC 2.7.1.105

PFK 1 (Glycolyse) +
Beta-D-Fructose-2,6-bisphosphat.svg β-D-Fructose-2,6-bisphosphat
ATP

ADP

R-Pfeil runter 1-3.svg
Proteinkinase + cAMP + Katecholamine, Glucagon
FBP (Gluconeogenese) - - Insulin
H2O

Pi

R-Pfeil runter 1-3.svg
Fructose-2,6-bisphosphatase

EC 3.1.3.46

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.

Weblinks[Bearbeiten]




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