Glykogensynthase der Skelettmuskulatur (Regulierung)

Anders als die Glykogensynthase der Leber existiert die Glykogensynthase der Skelettmuskeln in mindestens drei umwandelbaren Formen. Die Formen unterscheiden sich voneinander durch den Grad der Phosphorylierung. Eine verstärkte Phosphorylierung führt zu einer verminderten Aktivität.

Die Phosphorylierung erfolgt an verschiedenen Stellen der Glykogensynthase durch 3 Enzyme:

• Glykogensynthase-Kinase 1 (GSK1); erhöht die Aktivität als Reaktion auf cAMP
• GSK2:
  • wirkt, wenn sie aktiviert wird, auch auf die Phosphorylierung des Enzyms Glykogenphosphorylase ein; daher verringert sie die Aktivität der Glykogensynthase, erhöht aber die Aktivität der Glykogenphosphorylase
  • besitzt eine Bindungsstelle für Kalzium; Kalzium erhöht die GSK2-Aktivität und verringert somit die Aktivität der Glykogensynthase
  • GSK2 existiert in mindestens 2 Formen; die aktive Form wird phosphoryliert; die Dephosphorylierung zur inaktiven Form hängt von der Anwesenheit einer Phosphatase ab
• GSK3; die Aktivität wird durch einen Anstieg von cAMP erhöht

Ähnlich wie die Glykogenphosphorylase kann auch die Glykogensynthase durch Phosphataseenzyme dephosphoryliert werden. Die Phosphatase-Enzyme können durch eine Verringerung der cAMP-Konzentration stimuliert werden.

So kann die Glykogensynthase in der Skelettmuskulatur durch Insulin, das die cAMP-Konzentration senkt, stimuliert werden. Umgekehrt verhält es sich bei Adrenalin. Da es keine Membranrezeptoren gibt, wirkt Glucagon in der Regel nicht auf die Skelettmuskulatur.

Das bei der Erregungs-Kontraktions-Kopplung freigesetzte Kalzium wirkt auf GSK2, um die Glykogensynthase-Aktivität indirekt zu verringern.