Glykogenfosforylas är ett enzym som reglerar användningen av lagrad glukos som energikälla. Det genererar glukos för metabolism när sockernivåerna i blodet är låga. Det finns flera former som finns hos människor, främst i muskler och lever, och några i hjärnan. Eftersom detta enzym styr det första steget av glukosutnyttjande, är det komplext och mycket reglerat. Kroppens glukosdepåer är i form av glykogen, som är en lång, förgrenad kedja av tusentals glukosenheter lagrade som granulat.
Eftersom glukos är den primära kolhydrat som används som bränsle av kroppen, är dess lagring och användning hårt reglerad. Glykogenfosforylas utför det första steget i nedbrytningen av glukoslagringspolymeren glykogen för att producera individuella enheter av glukos. Detta enzym lägger till en molekyl av oorganiskt fosfat till en glukosenhet i änden av en kedja av glykogen, omvandlar den till glukos-1-fosfat och frigör den från glykogenet. Glukos-1-fosfatmolekylen omvandlas därefter till glukos-6-fosfat av ett annat enzym och går in i glukoscykeln, vilket slutar med att användas i aerob andning. Denna nedbrytning av glykogen för att producera glukos är känd är glykogenolys.
Denna väg fungerar endast under vissa förhållanden. När blodsockret är lågt utsöndras hormonet glukagon av bukspottkörteln för att hamna i levern. Genom en komplex serie av signaler gör det sedan att en fosfatgrupp läggs till glykogenfosforylas. Detta enzym kan sedan lägga till sin oorganiska fosfatgrupp till glukos för att påbörja nedbrytningen av leverglykogen.
Majoriteten av glykogenfosforylasenzymet, en dimer som består av två subenheter, är bunden till glykogengranulen. Den förblir i en inaktiv form tills en oorganisk fosfatmolekyl läggs till en serinaminosyragrupp på enzymet. Detta omvandlar det till ett aktivt tillstånd, och det kan börja fosforylera glukos.
Glykogenfosforylas kan regleras på olika sätt, beroende på vävnadsgruppen. Muskelvävnad använder mycket energi i form av den energirika trefosfatföreningen adenosintrifosfat (ATP). När detta bryts ner bildar det en lågenergimolekyl med en enda fosfatgrupp känd som adenosinmonofosfat (AMP). Ett helt annat sätt att reglera muskelvävnad är bindningen av AMP till det glykogennedbrytande enzymet. Detta gör att enzymets struktur förskjuts, och det kan sedan bryta ner glykogen.
Granulat av glykogen är ett effektivt sätt att lagra mycket kemisk energi på en liten mängd utrymme. Många glukoskedjor har förgreningar, men glykogenfosforylas kan bara verka på terminala enheter av glukos på linjära kedjor. Ett speciellt avgrenande enzym krävs innan enzymet helt kan bryta ner glykogenet.