Glikogen fosforilase adalah enzim yang mengatur penggunaan glukosa yang disimpan sebagai sumber energi. Ini menghasilkan glukosa untuk metabolisme ketika kadar gula dalam darah rendah. Ada beberapa bentuk yang ditemukan pada manusia, terutama di otot dan hati, dan beberapa di otak. Karena enzim ini mengontrol langkah pertama penggunaan glukosa, enzim ini kompleks dan sangat diatur. Simpanan glukosa tubuh dalam bentuk glikogen, yang merupakan rantai panjang bercabang dari ribuan unit glukosa yang disimpan sebagai butiran.
Karena glukosa adalah karbohidrat utama yang digunakan sebagai bahan bakar oleh tubuh, penyimpanan dan penggunaannya diatur dengan ketat. Glikogen fosforilase melakukan langkah pertama dalam pemecahan glikogen polimer penyimpan glukosa untuk menghasilkan unit individu glukosa. Enzim ini menambahkan molekul fosfat anorganik ke unit glukosa di ujung rantai glikogen, mengubahnya menjadi glukosa-1-fosfat dan membebaskannya dari glikogen. Molekul glukosa-1-fosfat selanjutnya diubah menjadi glukosa-6-fosfat oleh enzim lain dan masuk ke dalam siklus glukosa, yang akhirnya digunakan dalam respirasi aerobik. Pemecahan glikogen untuk menghasilkan glukosa ini dikenal sebagai glikogenolisis.
Jalur ini hanya beroperasi dalam kondisi tertentu. Ketika gula darah rendah, hormon glukagon disekresikan oleh pankreas untuk berakhir di hati. Melalui serangkaian sinyal yang kompleks, kemudian menyebabkan gugus fosfat ditambahkan ke glikogen fosforilase. Enzim ini kemudian mampu menambahkan gugus fosfat anorganiknya ke glukosa untuk memulai degradasi glikogen hati.
Mayoritas enzim glikogen fosforilase, dimer yang terdiri dari dua subunit, terikat pada butiran glikogen. Tetap dalam bentuk tidak aktif sampai molekul fosfat anorganik ditambahkan ke gugus asam amino serin pada enzim. Ini mengubahnya menjadi keadaan aktif, dan dapat mulai memfosforilasi glukosa.
Glikogen fosforilase dapat diatur dengan cara alternatif, tergantung pada kelompok jaringan. Jaringan otot menggunakan banyak energi dalam bentuk senyawa tiga fosfat berenergi tinggi adenosin trifosfat (ATP). Ketika ini dipecah, ia membentuk molekul berenergi rendah dengan gugus fosfat tunggal yang dikenal sebagai adenosin monofosfat (AMP). Cara pengaturan yang sama sekali berbeda dalam jaringan otot adalah pengikatan AMP ke enzim pendegradasi glikogen. Hal ini menyebabkan struktur enzim bergeser, dan kemudian dapat mendegradasi glikogen.
Butiran glikogen adalah cara yang efisien untuk menyimpan banyak energi kimia dalam sejumlah kecil ruang. Banyak rantai glukosa memiliki cabang, tetapi glikogen fosforilase hanya dapat bekerja pada unit terminal glukosa pada rantai linier. Sebuah enzim debranching khusus diperlukan sebelum enzim dapat sepenuhnya mendegradasi glikogen.