Regulation der Phosphofruktokinase (PFK)
Am Beispiel der Phosphofruktokinase (PFK) kann diese Regulation des Glukosespiegels sehr gut beobachtet werden. So wird die PFK der Leber durch eine hohe Konzentration von ATP gehemmt. ATP lagert sich wie ein nichtkompetitiver Inhibitor an das Enzym. Das aktive Zentrum der PFK verändert sich dabei derart, dass die Aktivität des Schlüsselenzyms gegen Null geht. Insgesamt kommt durch die allosterische Regulation der PFK der gesamte Glukoseabbau zum Erliegen. Die PFK unterliegt einer negativen Rückkopplung: Je mehr ATP vorhanden ist, umso weiter wird der Glukoseabbau bzw. die PFK-Aktivität herunterreguliert.
Ist der Energiegehalt der Zelle niedrig (wenig ATP, viel AMP oder ADP), so wird die PFK durch das NICHTbinden des ATP aktiviert oder anders formuliert: Ohne ATP-Bindung zeigt das Enzym seine „Standard-Aktivität”.
Die enzymatische Aktivität der PFK lässt sich deutlich beeinflussen. So kann die PFK durch ATP gehemmt, durch Fruktose-2,6-bisphosphat aktiviert werden. Beide Liganden binden außerhalb des aktiven Zentrums! Die maximale Enzymgeschwindigkeit wird beeinflusst. Vergleichen Sie diese Grafik bitte mit der nichtkompetitiven Hemmung eines Enzyms!
Außerdem unterliegt die PFK hormonellen Einflüssen. Die Hormone Insulin und Glukagon sind für die Regulation des Blutzuckerspiegels verantwortlich. Dabei wird Insulin ausgeschüttet, wenn bei der Nahrungsaufnahme Glukose in die Zellen transportiert werden soll. Glukagon hingegen wird ausgeschüttet, wenn der Blutglukosespiegel unter die magische Grenze von 80 mg Glukose/dl Blut fällt. Die PFK kann dann „überaktiviert” werden, also eine enzymatische Aktivität zeigen, die über der Standard-Aktivität liegt!
Dies ist ein recht komplexer Regelkreis aus mehreren Enzymen und dem Aktivator Fruktose-2,6-bisphosphat.
Aus Fruktose-6-Phosphat kann mit dem Enzym PFK2 Fruktose-2,6-bisphosphat gebildet werden. Fruktose-2,6-bisphosphat ist ein allosterischer Aktivator der PFK!
PFK: Aus Fruktose-6-Phosphat kann mithilfe des Enzyms PFK2 Fruktose-2,6-bisphosphat gebildet werden. Fruktose-2,6-bisphosphat ist ein allosterischer Aktivator der PFK!
WICHTIG! Die PFK im Muskel bzw. in allen anderen Körperzellen außerhalb der Leber wird anders reguliert! So aktiviert hier z.B. das Hormon Adrenalin den Glukoseabbau.
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