The Role Of Glucose 6-Phosphate In Mediating The Effects Of Glucokinase Overexpression On Hepatic Glucose Dipresentasikan Oleh: Rina Budi Satiyarti

Latar Belakang Overekspresi glucokinase dalam sel hepatosit menstimulasi fosforilasi glukosa, glikolisis, dan sintesis glikogen

Glukosa 6-fosfat (Glc6P)  Merupakan intermediate pertama dari metabolisme glukosa.  Dihasilkan oleh reaksi yang dikatalisis oleh heksokinase.  Peran Glukosa 6-fosfat dalam hati : Intermediate jalur metabolisme Substrat untuk glucose 6- phosphatase Regulator glikogen sintase dan fosforilase

Glucokinase (EC ) Nama lain : hexokinase IV Diekspresikan oleh hepatosit Kerja enzim : mentransfer gugus fosfor ke glukosa Aktivator glucokinase belum teridentifikasi

Gambaran metabolisme hati dalam penelitian Glukosa glucokinase Glukosa 6-fosfat Inhibitor S4048 glicogen synthase glikolisis sintesis glikogen S4048 = 1-[2-(4-chloro phenil)-chloropropylmethoxy]-3,4- dihydroxy-5-(3-imidazol[4,5b]pyridin-1-yl-3 phenyl- acryloyloxy)-cyclohexane carboxilyc acid

Regulasi glikogen sintase oleh glukosa 6- fosfat Regulasi glikogen sintase oleh Glc6P merupakan mekanisme bertingkat Glc6P: aktivator allosterik glikogen sintase Menaikkan afinitas enzim pada UDP-glukosa dan membentuk konformasi yang lebih baik untuk substrat defosforilasi Glc6P membetuk konformasi T, meregulasi phosphorylase-a dengan inhibisi allosterik dan defosforilasi.

Gambar Mekanisme bertingkat dari regulasi glikogen sintase

Tujuan Penelitian Memberikan pengertian yang lebih baik tentang kontribusi Glc6P pada efek metabolik akibat overekspresi glucokinase di sel hepatosit

Metoda Penelitian Isolasi hepatosit dan kultur monolayer Hati tikus wistar laki-laki Perfusi kolagenase Diendapakan dalam MEM dengan 5% neonatal calf serum penangkapan sel ( 2 jam) Pergantian medium oleh serum bebas MEM mengandung adenoviral vektor yang mengkode glucokinase hati tikus inkubasi 2 jam Pergantian medium oleh serum MEM mengandung 5 mM glukosa dan 10 nm dexamethasone kultur monolayer jam Hepatosit monolayer

Inkubasi metabolik Hepatosit dalam MEM mengandung glukosa dan bahan tambahan inkubasi 1 atau 3 jam Medium mengandung [U- 14 C]glukosa, [3- 3 H]glukosa atau [2- 3 H]glukosa (1-2 μCi.mL -1 ) untuk penentuan sintesis glikogen, glikolisis dan fosforilasi glukosa. Assay enzim dan metabolit glucokinase assay permeabilisasi digitonin Phosphorilase-a assay spektrometri Glikogen sintase assay pada kehadiran dan ketidakhadiran Glc6P

Hasil Penelitian Efek S4048 pada hepatosit yang mengandung Glc6P dan metabolisme glukosa Efek dari perbedaan konsentrasi inhibitor pada Glc6P dan laju sintesis glikogen (15 mM glukosa)

Efek 2μM S4048 pada berbagai konsentrasi glukosa

S4048 menyebabkan inaktivasi phosphorylase Efek S4048 pada aktivitas phosphorylase-a

Kurva inaktivasi phosphorylase oleh Glc6P

Perbandingan efek metabolik dari overekspresi glucokinase dan S4048

Analisis kontrol metabolik mendefinisi kontrol oleh Glc6P

Kontrol ganda glikogen sintase oleh Glc6P dan phosphorylase

Pembahasan Pada penggunaan S4048 untuk memodulasi Glc6P selama overekspresi glucokinase, ternyata S4048 tidak mempengaruhi aktivitas glucokinase total. Stimulasi sintesis glikogen oleh S4048 dihubungkan dengan inaktivasi phosphorylase dan aktivasi glikogen sintase. Keselektifan efek S4048 (pada 2 μM) dikarenakan pengurangan efek pada phosphorylase-a paa konsentrasi glukosa rendah.

Perbandingan efek glikogenik S4048 dan overekspresi glucokinase membangun peran penting Glc6P dalam perhitungan stimulasi sintesis glikogen oleh overekspresi glucokinase. 3 temuan yang muncul pada analisis kontrol metabolik: 1.glucokinase mempunyai koefisien kontrol sangat tinggi pada Glc6P. 2.Laju sintesis glikogen merupakan fungsi sigmoid terhadap konsentrasi Glc6P. 3.Koefisien kontrol perubahan pada sintesis glikogen memperlihatkan gaya yang sama pada koefisien kontrol perubahan glucokinase pada sintesis glikogen.

Glc6P menyebabkan aktivasi allosterik dan menambah defosforilasi glikogen sintase selama mekanisme substrat-terarah. Afinitas glikogen sintase untuk Glc6P sebagai aktivator allosterik merupakan fungsi sigmoidal dari derajat defosforilasi, sehingga dapat dikatakan Glc6P mempunyai kontrol ganda pada glikogen sintase.

Kesimpulan Overekspresi glucokinase menyebabkan kenaikkan yang tinggi pada sintesis glikogen dan aktivasi glucokinase endogenous oleh Glc6P. Kekuatan pengaturan oleh aktivator glucokinase pada metabolisme glikogen dapat diprediksi dari besarnya efek pada sel yang mengandung Glc6P. Mekanisme aktivasi glucokinase atau overekspresi kontrol glikogenesis di hati merupakan poin penting dalam potensi aktivator glucokinase sebagai obat diabetes tipe 2

Terima Kasih