グリコーゲン合成

グリコーゲン合成（グリコーゲンごうせい、英: glycogenesis）は、グリコーゲン鎖にグルコース分子が付加していく過程である。この過程は高血糖のときに放出されるインスリンによって活性化される。

グリコーゲンの合成と分解が別経路であることが分かったのはマッカードル病という遺伝的グリコーゲン貯蔵病があったからである。この遺伝病の患者はグリコーゲンホスホリラーゼの異常によってグリコーゲンを分解することができないが、グリコーゲン合成は正常に行われていた。こういうことから分解と合成が別経路であることが判明した。

反応工程

生理的リン酸濃度では、グルコース-1-リン酸(G1P)からグリコーゲンを合成するのは熱力学的に不可能である。この反応を可能にするのが、UTPからUDP-グルコースを合成する発エルゴン反応で、1957年にルイ・ルロワールが発見した。

グリコーゲン合成に関わる酵素は、グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ（UDPグルコースピロホスホリラーゼ）とグリコーゲンシンターゼ、グリコーゲン分枝酵素の3酵素である。

グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼ

グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼは、UTPとG1PからUDP-グルコースを合成する酵素で、副産物に二リン酸を与える。二リン酸は無機ピロホスファターゼで即座に加水分解されて2分子のリン酸となる。UDP-グルコースが合成される過程のΔG は約0[kJ/mol]であるが、二リン酸の加水分解のΔG は-33.5[kJ/mol]であるため合計すると発エルゴン過程となる。

グリコーゲンシンターゼ

グリコーゲンシンターゼはグリコーゲンを伸長する酵素で、UDP-グルコースのグリコシル基がUDPから外してオキソニウム中間体を作り、グリコーゲンの非還元末端グルコース残基のC4-OHがそれを求核攻撃してα(1→4)結合ができる。酵素反応のΔG は-13.4[kJ/mol]である。

グリコーゲン分枝酵素

グリコーゲンを枝分かれにするのは、1,4-α-グルカン分枝酵素である。グルカン鎖が11残基以上になるとこの酵素は、その非還元末端から約7残基を切り取り、同じまたは別のグルカン鎖のC6-OHに移す。このとき、新しい枝は直前の枝から4残基以上離れた場所にできる。熱力学的には、α(1→4)結合の加水分解はΔG =-15.5[kJ/mol]、α(1→6)結合の加水分解はΔG =-7.1[kJ/mol]であり、α(1→4)結合を切ってα(1→6)結合をつなぐのは発エルゴン過程となる。

関連項目

代謝、異化、同化

一般

代謝経路
代謝ネットワーク（英語版）
栄養的分類

エネルギー代謝
（英語版）

好気呼吸	解糖系 → ピルビン酸脱炭酸反応 → クエン酸回路 → 酸化的リン酸化 (電子伝達系 + ATP合成酵素)
嫌気呼吸	酸素以外の電子受容体
発酵	解糖系 → 基質レベルリン酸化 ABE エタノール乳酸発酵

特定経路

タンパク質代謝（英語版）

タンパク質合成
異化（英語版）

炭水化物代謝
(炭水化物異化
and 同化)

ヒト

解糖系 ⇄ 糖新生
グリコーゲン分解 ⇄ グリコーゲン合成
ペントースリン酸経路フルクトース分解（英語版）ガラクトース分解（英語版）
グリコシル化 N-結合型 O-結合型

非ヒト

光合成酸素非発生型光合成（英語版）化学合成炭素固定
キシロース代謝（英語版） Radiotrophic fungus（英語版）

脂質代謝
(脂肪分解,
脂質生合成)

脂肪酸代謝（英語版）	脂肪酸分解（英語版） (β酸化) 脂肪酸合成
他	ステロイド代謝（英語版）スフィンゴ脂質代謝（英語版）イコサノイド代謝（英語版）ケトーシスコレステロール逆転送（英語版）