Glikogen sintase adalah salah satu dari banyak enzim yang ditemukan dalam tubuh manusia. Enzim merupakan jenis protein yang bekerja untuk mengkatalisasi, atau mempercepat, berbagai reaksi kimia dalam tubuh. Glikogen sintase membantu mengubah glukosa, atau gula darah, menjadi glikogen.
Glukosa adalah gula sederhana yang digunakan oleh sel-sel tubuh untuk membuat energi. Glikogen adalah karbohidrat yang berfungsi sebagai bentuk penyimpanan utama glukosa dan ditemukan sebagian besar di hati. Glikogen enzim mengubah glukosa dengan mengubah rantai polimer. Polimer adalah sekelompok molekul yang dirangkai untuk membentuk rantai molekul panjang. Polimer ini mampu membentuk struktur berbagai ukuran. Glikogen sintase bekerja untuk mengkonversi rantai polimer pendek molekul glukosa menjadi rantai yang lebih panjang dari molekul glikogen, yang lebih cocok untuk penyimpanan oleh tubuh manusia.
Sementara glikogen sintase selalu hadir dalam tubuh, konsentrasi dalam aliran darah yang tertinggi dalam satu jam latihan cukup berat. Enzim ini memainkan peran kunci dalam proses yang dikenal sebagai glikogenesis. Glikogenesis adalah proses di mana tiap molekul glukosa ditambahkan ke rantai glikogen dalam persiapan untuk penyimpanan oleh sel-sel.
Penelitian medis yang melibatkan fungsi yang tepat dari glikogen sintase adalah proses yang berkelanjutan. Sejauh ini, pengujian hewan telah menyarankan bahwa enzim ini dapat memainkan peran utama dalam mengatur kadar tubuh dari kedua glukosa dan glikogen. Proses dipercaya dapat mengaktifkan kemampuan regulasi ini disebut fosforilasi.
Fosforilasi melibatkan penambahan kimia yang dikenal sebagai fosfat pada molekul organik, seperti molekul protein. Tindakan ini menciptakan kemampuan baik untuk mengaktifkan atau menonaktifkan beberapa enzim protein yang berbeda. Ini sangat penting karena kemampuan ini dapat bekerja untuk menyebabkan atau mencegah penyakit seperti diabetes atau kanker.
Mutasi genetik dapat menyebabkan kelainan sintase glikogen, terutama kekurangan yang melibatkan enzim tertentu. Kondisi ini dikenal sebagai Penyakit Penyimpanan Glikogen Tipe 0. Jenis mutasi genetik dapat menyebabkan apa yang dikenal sebagai hipoglikemia puasa, atau kadar gula darah yang tidak cukup setelah jangka waktu lama tanpa makanan. Sayangnya, pasien yang sama berada pada risiko hiperglikemia, atau memiliki terlalu banyak gula dalam darah mereka, setelah mereka makan. Ada dua versi utama dari kondisi ini, dengan satu terutama mempengaruhi otot-otot tubuh, sedangkan versi lain mempengaruhi hati.
Pengertian
Glikogen Sintase adalah enzim penentu laju dalam proses glikogenesis, yang mengkatalisis transfer D-glukosa dari UDPglukose menjadi rantai 1,4-alpha-D-glukosil.
Peptida terkait
Mamalia mengekspresikan 2 isoform sintase Glikogen yang dikodekan oleh gen GYS 1 dan GYS 2. Gen GYS 1 mengkodekan isoform otot (737 asam amino; 83786 Da) dan diekspresikan dalam otot rangka, otot jantung, jaringan adiposa, ginjal dan otak, sedangkan GYS 2 mengekspresikan isoform hati (703 asam amino; 80957 Da) 1.
Penemuan
Sintesis glikogen pertama kali ditunjukkan oleh Leloir et al (1959) 2. Sintase glikogen adalah enzim ketiga yang ditunjukkan untuk diatur oleh mekanisme fosforilasi-dephosforilasi. Menyusul penemuan bahwa Glikogen fosforilase dan fosforilase kinase diaktifkan oleh fosforilasi, Larner dan Rekan kerja menemukan bahwa sintase Glikogen ada dalam dua bentuk di otot rangka (masing-masing bergantung pada Glukosa 6-fosfat dan bentuk independen).
Karakteristik struktural
Berat molekul yang terlihat dari sintase glikogen manusia ditemukan sekitar 83.000 Dalton, dengan elektroforesis gel. Spesies aktif terkecil adalah tetramer dengan subunit identik 3. Sintase glikogen hati manusia terpotong oleh 34 asam amino dibandingkan dengan enzim otot manusia. Kesamaan asam amino antara hati manusia dan sintase glikogen otot manusia hanya 69%. Ini paling tidak mirip di daerah terminal N dan C molekul. Dua daerah yang sangat terkonservasi hadir di semua urutan asam amino yang diterbitkan untuk sintase glikogen. Daerah ini termasuk urutan asam amino dari 201 sampai 400 dan 501 sampai 600. Konservasi tinggi ini menunjukkan bahwa situs katalitik dan situs alosterik glukosa-6-P dan nukleotida termasuk dalam daerah ini4,5.
Mekanisme aksi
Sintase Glikogen difosforilasi oleh Protein Kinase A serta oleh Fosforilase Kinase melalui jalur transduksi sinyal yang dimediasi cAMP. Fosforilasi Glikogen Sintase meningkatkan konformasi “b” (kurang aktif). Kaskade cAMP dengan demikian menghambat sintesis glikogen. Insulin, diproduksi sebagai respons terhadap glukosa darah tinggi, memicu kaskade sinyal terpisah yang mengarah ke aktivasi Fosfoprotein Fosfatase. Fosfatase ini mengkatalisis penghilangan residu fosfat regulasi dari Glycogen Synthase. Jadi insulin melawan efek kaskade cAMP yang diinduksi oleh glukagon dan epinefrin. Glukosa-6-fosfat adalah aktivator alosterik dari Glikogen sintase. Sintase glikogen membutuhkan glukosa-6-fosfat sebagai aktivator alosterik hanya dalam keadaan terfosforilasi6.
Fungsi
Di otot dan hati, konsentrasi glikogen diatur oleh aktivitas pelengkap glikogen fosforilase dan glikogen sintase. Karbohidrat berlebih disimpan sebagai glikogen. Glikogen sintase menggabungkan unit glukosa ke dalam partikel glikogen7. Ini mengkatalisis transfer residu glikosil dari glukosa uridin difosfat (UDPG) ke ujung non-pereduksi -1,4-glukan.