Glycolyse is een proces waarbij glucose wordt omgezet in pyruvaat of lactaat, afhankelijk van of het onder aerobe of anaerobe omstandigheden optreedt. De regulatie van deze route vindt plaats op drie belangrijke punten waarbij de betrokken enzymreacties onomkeerbaar zijn. Deze drie enzymen zijn hexokinase, fosfofructokinase en pyruvaatkinase. Remming van glycolyse is een mechanisme om energie te besparen door de afbraak van adenosinetrifosfaat te voorkomen.

Opbouw van glucose-6-fosfaat

Hexokinase-enzym katalyseert de eerste stap van glycolyse, waarbij glucose wordt omgezet in glucose-6-fosfaat. Hoge concentraties van dit product remmen de activiteit van het enzym. Wanneer het zich ophoopt, concurreert het glucose-6-fosfaat met de substraatglucose om te binden op de actieve plaats van het enzym, evenals een andere allosterische plaats. Deze binding remt de werking van hexokinase.

Werking van glucokinase Regulatory Protein

In de lever vindt de omzetting van glucose in glucose-6-fosfaat plaats door de werking van een hexokinasevariant die glucokinase wordt genoemd. In tegenstelling tot hexokinase wordt glucokinase niet aangetast door de concentraties van glucose-6-fosfaat en daardoor wordt het niet geremd. De werking van glucokinase wordt gemoduleerd door de aanwezigheid van een eiwit dat glucokinase regulerend eiwit (GKRP) wordt genoemd. De binding van GKRP aan glucokinase-enzym remt glycolyse in de lever.

Accumulatie van ATP-cholesterol

In de glycolyse-cyclus is de reactie die wordt gekatalyseerd door fosfofructokinase de snelheidsbeperkende stap. Dit enzym katalyseert de fosforylatie van fructose-6-fosfaat door ATP om fructose-1,6-bifosfaat te produceren. In omstandigheden dat er een hoge concentratie ATP is, is er geen verdere vereiste voor glycolyse. Dit ATP bindt op een allosterische plaats op het fosfofructokinase-enzym en veroorzaakt een verandering in de conformatie ervan. Deze conformationele verandering voorkomt de binding van het substraat fructose-6-fosfaat en remt dus de activiteit van het enzym dat op zijn beurt glycolyse remt.

Remming van Pyruvate Kinase en

pyruvaatkinase-enzym is de derde plaats van regulering van glycolyse. De activiteit van dit enzym wordt geremd door de aanwezigheid van hoge concentraties ATP. De aanwezigheid van alanine dat is gebiosynthetiseerd uit pyruvaat werkt ook als een remmende factor. Zowel ATP als alanine binden aan een allosterische plaats op het pyruvaatkinase-enzym en bewerkstelligen een vermindering van de activiteit ervan. Wanneer bloedsuikerspiegels dalen, vindt fosforylatie van het pyruvaatkinase-enzym plaats, waardoor het enzym inactief wordt, glycolyse remt.