glykogenese

Glykogenese, auch Glykogensynthese genannt, ist der biochemische Prozess, durch den Glukose zu Glykogen aufgebaut wird. Glykogen dient als Speicherform der Glukose in Tieren und wird vor allem in Leber und Skelettmuskulatur synthetisiert, um nach dem Essen schnelle Glukose freizusetzen oder die Blutzuckerspiegel zu stabilisieren.

Der Weg beginnt mit der Aufnahme von Glukose als Glukose-6-phosphat durch Hexokinase bzw. Glukokinase, gefolgt von der Umwandlung in Glukose-1-phosphat durch Phosphoglucomutase. Aus Glukose-1-phosphat wird mittels UDP-Glukose-Pyrophosphorylase UDP-Glukose gebildet, das Substrat der Glykogensynthetase. Diese verlängert bestehende Ketten durch α-1,4-glykosidische Bindungen, wobei ein Primer aus Glykogenin die Initialisierung übernimmt. Verzweigungsenzyme erzeugen α-1,6-Verzweigungen, wodurch die Glykogenstruktur kompakt und schneller zugänglich wird.

Die Glykogenese wird hormonell und allosterisch reguliert. Insulin stimuliert die Synthese, unter anderem durch Aktivierung von Proteinphosphatase-1, die Glykogensynthase aktivieren. Glucagon und Adrenalin hemmen die Reaktion über cAMP-abhängige Proteinkinase A. Allosterisch fördern Glukose-6-phosphat und ausreichend UDP-Glukose den Syntheseprozess. In der Skelettmuskulatur erfolgt der Aufbau überwiegend nach Mahlzeiten; Muskeln besitzen kein Glukose-6-phosphatase, sodass gespeichertes Glykogen primär der lokalen Energieversorgung dient.

Biologisch-signifikant ist Glykogenese für die Aufrechterhaltung der Blutzuckerhomöostase und schnelle Energiebereitstellung. Störungen in der Glykogensynthese, etwa Defekte der Glykogensynthase oder des Verzweigungsenzymes, können zu Glykogenosen führen (z. B. Typ 0), mit Symptomen wie Hypoglykämie, Wachstumsverzögerung oder Muskelschwäche.