Abstract
Glycogen phosphorylase er et vigtigt enzym for kulhydratmetabolismen i muskler. Det bruger uorganisk fosfat til at fjerne glukose fra glykogen og producerer glukose-1-fosfat, som kan bruges til produktion af ATP. Inaktiv glykogenphosphorylase (phosphorylase h) aktiveres enten ved allosterisk binding af 5′-AMP eller ved fosforylering af phosphorylase kinase (PhK). Phosphorylering producerer fosforylase a, som er aktiv i fravær af AMP. PhK er den eneste kinase, der kan fosforylerer fosforylase b, som igen er det eneste substrat for PhK. Denne afhandlingsforskning har forsøgt at bestemme årsagerne til denne specificitet, og hvordan disse to enzymer genkender hinanden, ved at studere site-directed mutanter af glykogenphosphorylase;Alle mutanter blev undersøgt for ændringer i deres interaktion med en trunkeret form af den katalytiske underenhed af phosphorylase kinase, gamma(1–300). Tre mutationer (R69K, R69E og E501A), foretaget på steder, der interagerer med amineterminus i enten fosforylase b eller a, viste kun ringe forskel i fosforylering af gamma(1–300) sammenlignet med fosforylase b. Fem mutationer, foretaget på tre steder i phosphorylasens amino-terminale hale (K11A, K11E, I13G, R16A og R16E), gav imidlertid et fald i den katalytiske effektivitet for gamma(1–300) sammenlignet med phosphorylase b. R16E var det dårligste substrat for gamma(1–300) og gav et 47-dobbelt fald i den katalytiske effektivitet. Amino-terminus, og især Arg 16, er meget vigtige faktorer for genkendelse af phosphorylase af gamma(1–300). Desuden var I13G og R16A i stand til at blive fosforyleret af proteinkinase A, som ikke genkender den native fosforylase;Nogle af mutanterne blev også observeret til at have ændrede konformationstilstande. R16A og R16E blev aktiveret ved meget lav AMP-koncentration og krystalliserede ved lav temperatur som fosforylase a. Dette indikerer, at selv uden fosforylering ligner deres strukturer mere fosforylase a end fosforylase b. To andre mutanter gav den modsatte effekt, idet de opførte sig som fosforylase b efter fosforylering. R69E blev kun delvist aktiveret ved fosforylering, og I13G var fuldstændig inaktiv efter fosforylering. I13G var den første observation af en fosforylaseform, der ikke kunne aktiveres ved fosforylering.