Glucose-1,6-bisphosphat

Glucose-1,6-bisphosphat ist ein Diester aus Glucose und zwei Molekülen Phosphorsäure. Es ist ein Zwischenprodukt im Kohlenhydratstoffwechsel. Physiologisch spielt nur das D-Isomer eine Rolle.

Strukturformel
α-Anomer von D-Glucose-1,6-bisphosphat (Pyranoseform)
Allgemeines
Name	Glucose-1,6-bisphosphat
Andere Namen	G16bP Glucose-1,6-diphosphat (veraltet)
Summenformel	C6H14O12P2
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 305-58-8 PubChem 82400 ChemSpider 8580400 DrugBank DB02835 Wikidata Q4122197
Eigenschaften
Molare Masse	340.12 g·mol−1
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[1] keine GHS-Piktogramme H- und P-Sätze H: keine H-Sätze P: keine P-Sätze
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Vorkommen

D-Glucose-1,6-bisphosphat wurde insbesondere in den Erythrozyten, Gehirn und Skelettmuskeln nachgewiesen. Entdeckt wurde es aber erstmals 1948 in Hefeextrakt.

Bedeutung

Für Glucose-1,6-bisphosphat sind verschiedene Funktionen bekannt und in der Literatur beschrieben:

• Unter experimentellen Bedingungen wurde in Erythrozyten eine inhibierende Wirkung auf die Hexokinase beobachtet.^[2] Das Enzym katalysiert die Eingangsreaktion in der Glykolyse. Darüber hinaus wurde eine inhibierende Wirkung auf Fructose-1,6-bisphosphatase und die 6-Phosphogluconat-Dehydrogenase nachgewiesen.

• G16bP kann die Phosphofructokinase 1 und Pyruvatkinase aktivieren.^[3]

• Es fungiert als Cofaktor für das Enzym Phosphoglucomutase (vgl. unten).^[4] Eine ähnliche Reaktion tritt auch bei der Phosphopentomutase (EC 5.4.2.7) auf, was zur Bildung von Ribose-5-phosphat / Ribose-1-phosphat führt.^[5]

Reaktionen

Umlagerung von α-D-Glucose-1-phosphat (G1P) zu α-D-Glucose-6-phoshpat (G6P), katalysiert von der Phosphoglucomutase (PGM). Bei dieser Reaktion wird eine Phosphatgruppe auf das enzymgebundene α-D-Glucose-1,6-bisphosphat (G16bP) übertragen.

Glucose-1,6-bisphosphat ist das essentielle Intermediat bei der wechselseitigen Umlagerung von α-D-Glucose-1-phosphat zu α-D-Glucose-6-phosphat. Die Reaktionen sind Teil des Glykogen- und Stärkeabbaus, der Glycogensynthese, des Uronsäuren-Stoffwechsels und des Galactose-Stoffwechsels.

Katalysiert wird die Umlagerung von der Phosphoglucomutase (PGM). Hierbei wird eine Phosphatgruppe des enzymgebundenen Moleküls α-D-Glucose-1,6-bisphosphat übertragen.^[6] Da bei der Reaktion ebenfalls G16bP als wieder regeneriertes Cofaktor entsteht, erscheint dieses nicht in der Bruttoreaktionsgleichung:

${\displaystyle \mathrm {\alpha {\text{-D-Glc-1P}}\rightleftharpoons \ \alpha {\text{-D-Glc-6P}}} }$

Alternativ entsteht α-D-G16bP zusammen mit D-3-Phosphoglycerat (3PG) aus D-1,3-Bisphosphoglycerat (1,3BPG) und α-D-Glucose-1-phosphat, was die Glucose-1,6-bisphosphat-Synthase katalysiert (EC 2.7.1.106):

${\displaystyle \mathrm {{\text{1,3BPG}}+G1P\longrightarrow 3PG+G16bP} }$

Bekannt ist auch die Darstellung von G16bP durch das Enzym Glucose-1-phosphatphosphodismutase (EC 2.7.1.41). Dieses katalysiert die Umsetzung zweier Moleküle Glucose-1-phosphat gemäß:

${\displaystyle \mathrm {2\ {\text{Glucose-1-phosphat}}\rightleftharpoons \ G16bP+Glucose} }$

Schließlich bildet sich G16bP durch Übertragung einer Phosphatgruppe auf Glucose-1-phosphat, was mittels einer Glucose-1-phosphatkinase (EC 2.7.1.10) unter ATP-Verbrauch geschieht:

${\displaystyle \mathrm {{\text{Glucose-1-phosphat}}+ATP\longrightarrow \ G16bP+ADP} }$

Literatur

• Carreras, J. et al. (1986): Bisphosphorylated metabolites of glycerate, glucose, and fructose: functions, metabolism and molecular pathology. In: Clin Biochem. 19(6); 348–358; PMID 3555887; doi:10.1016/S0009-9120(86)80008-X

Einzelnachweise

1. Datenblatt α-D-Glucose 1,6-bisphosphate potassium salt hydrate bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 22. Mai 2017 (PDF).
2. E. Piatti et al.: Glucose 1,6-bisphosphate-overloaded erythrocytes: a strategy to investigate the metabolic role of the bisphosphate in red blood cells. In: Arch Biochem Biophys. 293, Nr. 1, 1992, S. 117–121, doi:10.1016/0003-9861(92)90373-5, PMID 1309980.
3. A. M. Bassols, J. Carreras, R. Cussó: Changes in glucose 1,6-bisphosphate content in rat skeletal muscle during contraction. In: Biochem J. 240, Nr. 3, 1986, S. 747–751, PMID 3827864.
4. V. Yip, M. E. Pusateri, J. Carter, I. A. Rose, O. H. Lowry: Distribution of the glucose-1,6-bisphosphate system in brain and retina. In: J Neurochem. 50. Jahrgang, Nr. 2, Februar 1988, S. 594–602, doi:10.1111/j.1471-4159.1988.tb02952.x, PMID 2826701.
5. H. O. Kammen, R. Koo: Phosphopentomutases. I. Identification of two activities in rabbit tissues. In: J Biol Chem. 244. Jahrgang, Nr. 18, September 1969, S. 4888–4893, PMID 5824563.
6. Glucose-1,6-diphosphat. In: Kompaktlexikon der Biologie bei Spektrum.de. Abgerufen am 28. September 2014.