Η γλυκογόνο φωσφορυλάση είναι ένα ένζυμο που ρυθμίζει τη χρήση της αποθηκευμένης γλυκόζης ως πηγή ενέργειας. Παράγει γλυκόζη για μεταβολισμό όταν τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα είναι χαμηλά. Υπάρχουν πολλές μορφές που βρίσκονται στον άνθρωπο, κυρίως στους μυς και το συκώτι, και μερικές στον εγκέφαλο. Δεδομένου ότι αυτό το ένζυμο ελέγχει το πρώτο βήμα της χρήσης της γλυκόζης, είναι πολύπλοκο και ρυθμίζεται ιδιαίτερα. Οι αποθήκες γλυκόζης του σώματος έχουν τη μορφή γλυκογόνου, το οποίο είναι μια μεγάλη, διακλαδισμένη αλυσίδα χιλιάδων μονάδων γλυκόζης που αποθηκεύονται ως κόκκοι.
Δεδομένου ότι η γλυκόζη είναι ο πρωταρχικός υδατάνθρακας που χρησιμοποιείται ως καύσιμο από το σώμα, η αποθήκευση και η χρήση του ρυθμίζονται αυστηρά. Η φωσφορυλάση γλυκογόνου πραγματοποιεί το πρώτο βήμα στη διάσπαση του γλυκογόνου πολυμερούς αποθήκευσης γλυκόζης για την παραγωγή μεμονωμένων μονάδων γλυκόζης. Αυτό το ένζυμο προσθέτει ένα μόριο ανόργανου φωσφορικού άλατος σε μια μονάδα γλυκόζης στο τέλος μιας αλυσίδας γλυκογόνου, μετατρέποντάς το σε 1-φωσφορική γλυκόζη και απελευθερώνοντάς το από το γλυκογόνο. Το μόριο γλυκόζης-1-φωσφορικής μετατρέπεται στη συνέχεια σε 6-φωσφορική γλυκόζη από άλλο ένζυμο και εισέρχεται στον κύκλο γλυκόζης, καταλήγοντας να χρησιμοποιείται στην αερόβια αναπνοή. Αυτή η διάσπαση του γλυκογόνου για την παραγωγή γλυκόζης είναι γνωστή ως γλυκογενόλυση.
Αυτό το μονοπάτι λειτουργεί μόνο υπό ορισμένες συνθήκες. Όταν τα σάκχαρα στο αίμα είναι χαμηλά, η ορμόνη γλυκαγόνη εκκρίνεται από το πάγκρεας για να καταλήξει στο ήπαρ. Μέσω μιας σύνθετης σειράς σημάτων, προκαλεί στη συνέχεια μια φωσφορική ομάδα να προστεθεί στη γλυκογόνο φωσφορυλάση. Αυτό το ένζυμο είναι στη συνέχεια ικανό να προσθέσει την ανόργανη ομάδα φωσφορικών αλάτων στη γλυκόζη για να ξεκινήσει την αποικοδόμηση του γλυκογόνου του ήπατος.
Η πλειοψηφία του ενζύμου γλυκογόνου φωσφορυλάσης, ενός διμερούς που αποτελείται από δύο υπομονάδες, συνδέεται με τον κόκκο του γλυκογόνου. Παραμένει σε ανενεργή μορφή μέχρι να προστεθεί ένα ανόργανο μόριο φωσφορικού άλατος σε μια ομάδα αμινοξέων σερίνης στο ένζυμο. Αυτό το μετατρέπει σε ενεργή κατάσταση και μπορεί να ξεκινήσει φωσφορυλίωση της γλυκόζης.
Η φωσφορυλάση γλυκογόνου μπορεί να ρυθμιστεί με εναλλακτικό τρόπο, ανάλογα με την ομάδα ιστών. Ο μυϊκός ιστός χρησιμοποιεί πολλή ενέργεια με τη μορφή της τριφωσφορικής αδενοσίνης τριφωσφορικής υψηλής φωτεινικής ενέργειας (ATP). Όταν αυτό διασπάται, σχηματίζει ένα μόριο χαμηλής ενέργειας με μία μόνο φωσφορική ομάδα γνωστή ως μονοφωσφορική αδενοσίνη (AMP). Ένας εντελώς διαφορετικός τρόπος ρύθμισης στον μυϊκό ιστό είναι η σύνδεση της AMP με το ένζυμο αποικοδόμησης του γλυκογόνου. Αυτό προκαλεί μετατόπιση της δομής του ενζύμου και μπορεί στη συνέχεια να υποβαθμίσει το γλυκογόνο.
Οι κόκκοι γλυκογόνου είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος αποθήκευσης πολλής χημικής ενέργειας σε μικρή ποσότητα χώρου. Πολλές αλυσίδες γλυκόζης έχουν κλάδους, αλλά η φωσφορυλάση γλυκογόνου μπορεί να δράσει μόνο στις τελικές μονάδες γλυκόζης σε γραμμικές αλυσίδες. Απαιτείται ένα ειδικό ένζυμο αποσύνθεσης πριν το ένζυμο μπορεί να αποικοδομήσει πλήρως το γλυκογόνο.