Glucose-1,6-bisphosphat

Glucose-1,6-bisphosphat ist ein Diester aus Glucose und zwei Molekülen Phosphorsäure. Es ist ein Zwischenprodukt im Kohlenhydratstoffwechsel. Physiologisch spielt nur das D-Isomer eine Rolle.

Vorkommen

D-Glucose-1,6-bisphosphat wurde insbesondere in den Erythrozyten, Gehirn und Skelettmuskeln nachgewiesen. Entdeckt wurde es aber erstmals 1948 in Hefeextrakt.

Bedeutung

Für Glucose-1,6-bisphosphat sind verschiedene Funktionen bekannt und in der Literatur beschrieben:

• Unter experimentellen Bedingungen wurde in Erythrozyten eine inhibierende Wirkung auf die Hexokinase beobachtet. Das Enzym katalysiert die Eingangsreaktion in der Glykolyse. Darüber hinaus wurde eine inhibierende Wirkung auf Fructose-1,6-bisphosphatase und die 6-Phosphogluconat-Dehydrogenase nachgewiesen.

• G16bP kann die Phosphofructokinase 1 und Pyruvatkinase aktivieren.

• Es fungiert als Cofaktor für das Enzym Phosphoglucomutase (vgl. unten). Eine ähnliche Reaktion tritt auch bei der Phosphopentomutase (Vorlage:EC) auf, was zur Bildung von Ribose-5-phosphat / Ribose-1-phosphat führt.

Reaktionen

Umlagerung von α-D-Glucose-1-phosphat (G1P) zu α-D-Glucose-6-phoshpat (G6P), katalysiert von der Phosphoglucomutase (PGM). Bei dieser Reaktion wird eine Phosphatgruppe auf das enzymgebundene α-D-Glucose-1,6-bisphosphat (G16bP) übertragen.

Glucose-1,6-bisphosphat ist das essentielle Intermediat bei der wechselseitigen Umlagerung von α-D-Glucose-1-phosphat zu α-D-Glucose-6-phosphat. Die Reaktionen sind Teil des Glykogen- und Stärkeabbaus, der Glycogensynthese, des Uronsäuren-Stoffwechsels und des Galactose-Stoffwechsels.

Katalysiert wird die Umlagerung von der Phosphoglucomutase (PGM). Hierbei wird eine Phosphatgruppe des enzymgebundenen Moleküls α-D-Glucose-1,6-bisphosphat übertragen. Da bei der Reaktion ebenfalls G16bP als wieder regeneriertes Cofaktor entsteht, erscheint dieses nicht in der Bruttoreaktionsgleichung:

$\mathrm{\alpha }\text{-D-Glc-1P}\mathrm{\rightleftharpoons }\mathrm{\alpha }\text{-D-Glc-6P}$

Alternativ entsteht α-D-G16bP zusammen mit D-3-Phosphoglycerat (3PG) aus D-1,3-Bisphosphoglycerat (1,3BPG) und α-D-Glucose-1-phosphat, was die Glucose-1,6-bisphosphat-Synthase katalysiert (Vorlage:EC):

$\text{1,3BPG}\mathrm{+}\mathrm{G}\mathrm{1}\mathrm{P}\mathrm{⟶}\mathrm{3}\mathrm{P}\mathrm{G}\mathrm{+}\mathrm{G}\mathrm{1}\mathrm{6}\mathrm{b}\mathrm{P}$

Bekannt ist auch die Darstellung von G16bP durch das Enzym Glucose-1-phosphatphosphodismutase (Vorlage:EC). Dieses katalysiert die Umsetzung zweier Moleküle Glucose-1-phosphat gemäß:

$\mathrm{2}\text{Glucose-1-phosphat}\mathrm{\rightleftharpoons }\mathrm{G}\mathrm{1}\mathrm{6}\mathrm{b}\mathrm{P}\mathrm{+}\mathrm{G}\mathrm{l}\mathrm{u}\mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{s}\mathrm{e}$

Schließlich bildet sich G16bP durch Übertragung einer Phosphatgruppe auf Glucose-1-phosphat, was mittels einer Glucose-1-phosphatkinase (Vorlage:EC) unter ATP-Verbrauch geschieht:

$\text{Glucose-1-phosphat}\mathrm{+}\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{P}\mathrm{⟶}\mathrm{G}\mathrm{1}\mathrm{6}\mathrm{b}\mathrm{P}\mathrm{+}\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{P}$

Literatur

• Carreras, J. et al. (1986): Bisphosphorylated metabolites of glycerate, glucose, and fructose: functions, metabolism and molecular pathology. In: Clin Biochem. 19(6); 348–358; PMID 3555887; Vorlage:DOI