Fosforylaza glikogenowa jest enzymem regulującym wykorzystanie zmagazynowanej glukozy jako źródła energii. Generuje glukozę do metabolizmu, gdy poziom cukru we krwi jest niski. U ludzi występuje wiele form, głównie w mięśniach i wątrobie, a niektóre w mózgu. Ponieważ enzym ten kontroluje pierwszy etap utylizacji glukozy, jest złożony i wysoce regulowany. Zapasy glukozy w organizmie mają postać glikogenu, który jest długim, rozgałęzionym łańcuchem składającym się z tysięcy jednostek glukozy przechowywanych w postaci granulek.
Ponieważ glukoza jest głównym węglowodanem wykorzystywanym przez organizm jako paliwo, jej magazynowanie i wykorzystanie jest ściśle regulowane. Fosforylaza glikogenowa przeprowadza pierwszy etap rozkładu glikogenu polimeru magazynującego glukozę w celu wytworzenia pojedynczych jednostek glukozy. Enzym ten dodaje cząsteczkę nieorganicznego fosforanu do jednostki glukozy na końcu łańcucha glikogenu, przekształcając ją w glukozo-1-fosforan i uwalniając ją od glikogenu. Cząsteczka glukozo-1-fosforanu jest następnie przekształcana w glukozo-6-fosforan przez inny enzym i wchodzi w cykl glukozowy, a następnie jest wykorzystywana w oddychaniu tlenowym. Ten rozkład glikogenu w celu wytworzenia glukozy jest znany jako glikogenoliza.
Ta ścieżka działa tylko w określonych warunkach. Kiedy poziom cukru we krwi jest niski, hormon glukagon jest wydzielany przez trzustkę i trafia do wątroby. Poprzez złożoną serię sygnałów powoduje następnie dodanie grupy fosforanowej do fosforylazy glikogenu. Enzym ten jest następnie zdolny do dodania swojej nieorganicznej grupy fosforanowej do glukozy, aby rozpocząć degradację glikogenu wątrobowego.
Większość enzymu fosforylazy glikogenu, dimeru złożonego z dwóch podjednostek, jest związana z ziarnistością glikogenu. Pozostaje w postaci nieaktywnej, dopóki nieorganiczna cząsteczka fosforanu nie zostanie dodana do grupy aminokwasów seryny na enzymie. To przekształca go w stan aktywny i może rozpocząć fosforylację glukozy.
Fosforylaza glikogenowa może być regulowana na różne sposoby, w zależności od grupy tkanek. Tkanka mięśniowa zużywa dużo energii w postaci wysokoenergetycznego związku trójfosforanowego adenozynotrójfosforanu (ATP). Kiedy jest rozkładany, tworzy niskoenergetyczną cząsteczkę z pojedynczą grupą fosforanową znaną jako monofosforan adenozyny (AMP). Zupełnie innym sposobem regulacji w tkance mięśniowej jest wiązanie AMP z enzymem rozkładającym glikogen. Powoduje to przesunięcie struktury enzymu, a następnie degradację glikogenu.
Granulat glikogenu to skuteczny sposób na magazynowanie dużej ilości energii chemicznej na niewielkiej przestrzeni. Wiele łańcuchów glukozy ma rozgałęzienia, ale fosforylaza glikogenowa może działać tylko na końcowe jednostki glukozy w łańcuchach liniowych. Specjalny enzym odgałęziający jest wymagany, zanim enzym będzie mógł całkowicie rozłożyć glikogen.