[생화학] 14.4 : glycogen 대사 조절 - 2

 

 

지난 포스트에 이어서 glycogen 대사 조절 과정에 대해 알아보자.

 

 

 

 

앞서 포스트들을 통해 지금까지 배운 것을 총정리한 그림이 위와 같음.

 

 

우선 well-fed state(주황색)에서 일어나는 일에 대해 먼저 알아보자. 잘 먹게 되면 혈중 glucose의 양이 증가할 것이고 우선 이 것이 GLUT2를 통해 세포 내로 들어와서 glycolysis는 촉진시키고 glycogen synthesis는 억제시키게 됨. 한편 혈당량이 높아지면 insulin 분비도 촉진되는데, insulin 양이 많아질 시 우선 insulin-sensitive protein kinase가 활성화되고, 그 결과 PP1이 인산화되어 activation됨. 그럴 시 PP1에 의해 phoshporylase kinase의 dephosphorylation이 일어나서 활성이 떨어지게 되고, 이것이 간접적으로 glycogen phosphorylase의 활성을 떨어뜨릴 수 있음. 그 밖에 PP1에 의해 직접적으로 glycogen phoshporylase가 탈인산화되어서 inactivation되기도 함. 그 결과 glycogen breakdown이 감소하게 됨. 한편 PP1에 의해서 탈인산화된 glycogen synthase는 activation되게 됨. 그 결과 glycogen synthesis가 증가하게 됨. 한편 이와는 별개로, insulin에 의해 PKB가 활성화되고 그 결과 GSK-3의 활성이 떨어져서 결과적으로 glycogen synthase 활성이 더 증가하게 되는 효과가 있음. 그 결과 glycogen synthesis는 더더욱 증가할 것임.

 

 

 

다음으로 fasting condition, 혹은 식사와 식사 가운데의 공복 기간(파란색)에 일어나는 일에 대해서 알아보자. 일단 fasting condition에서는 혈당량이 감소하고, 이에 따라 glucagon 분비가 촉진됨. glucagon은 세포에 작용해 cAMP 농도를 높아지게 하고, 그 결과 PKA가 많이 생성됨. 생성된 PKA는 다양한 단백질들을 인산화시킬 수 있는데, 대표적인 예로 phoshporylase kinase를 인산화시킬 수 있음. 이 녀석은 인산화될 시 활성화되므로 결국 이 녀석의 substrate인 glycogen phoshporylase도 인산화되어 활성화됨. 그 결과 glycogen breakdown이 촉진됨. 한편 PKA에 의해 glycogen synthase도 인산화되는데, 이 녀석은 인산화될 시 불활성화됨. 결과적으로 glycogen synthesis는 억제되게 되는 것임. 한편 PKA에 의해 FBPase-2/PFK-2 complex도 인산화되는데, 이 complex가 인산화될 시 PFK-2 활성은 떨어지고 FBPase-2 활성은 증가함. 결국 phosphatase 활성이 증가하는 것이므로 F2,6BP의 양이 감소하고, 그 결과 PFK-1의 activity도 감소함. 결과적으로 glycolysis가 억제되게 되는 것임. 그 밖에 PKA는 liver에 있는 pyruvate kinase L을 인산화시켜 불활성화시키고, 그 결과 PEP가 pyruvate로 덜 전환되게 되어서 마찬가지로 glycolysis가 억제되게 됨.

 

 

 

 

한편 위 그림은 glucagon, epinephrine이 liver와 muscle에 작용하는 것과 관련된 것임. 우선 glucagon receptor는 muscle에는 없고 liver에만 있기 때문에 liver에서만 reception될 수 있는 반면 epinephrine receptor는 두 type에 모두 존재한다는 것 정도를 알아두자.

 

 

 

liver의 경우 glucagon에 의해 glycogen이 glucose 6-phosphate로 분해되는 glycogenolysis가 증가하게 됨. 한편 간에서는 glycolysis의 반대 방향 반응도 증가하게 되어서 pyruvate도 glucose 6-phosphate로 변환됨. 즉, gluconeogenesis가 촉진되는 것. 이렇게 해서 만들어진 G6P는 glucose로 변환된 후 혈액으로 방출됨.

 

 

한편 muscle에 epinephrine이 작용한 경우에도 glycogenolysis가 촉진되는 것은 동일함. 다만 근육에서는 glycolysis가 active해지기 때문에 생성된 G6P가 glycolysis에 의해 분해되어서 energy를 만들어내게 됨.

 

 

이처럼 liver, muscle에서 일어나는 일이 비슷한듯하면서도 다른 이유는 이들 두 tissue의 존재 목적 자체가 다르기 때문임.

 

 

 

 

 

 

위 표는 glycogen storage에 문제가 생길 시 나타날 수 있는 human glycogen storage disease들을 정리해놓은 것이므로 참고할 것.

 

 

 

 

이제 다음 포스트부터는 TCA 회로, 혹은 citric acid cycle로 불리는 회로에 대해 알아보도록 하자.