Fructose-2,6-bisphosphat

Fructose-2,6-bisphosphat ist ein Derivat von Fructose-6-phosphat und wird im Zytosol durch die Phosphofructokinase-2 (PFK-2) mittels ATP-abhängiger Phosphorylierung synthetisiert. Die Reaktion erfolgt über einen Nebenweg der Glykolyse. Durch die Fructose-2,6-Bisphosphatase (FBPase-2) wird F-2,6-BP zu Fructose-6-phosphat hydrolysiert und damit zurück zur Ausgangssubstanz verwandelt. Sowohl die PFK-2 als auch die FBPase-2 sind Teil des bifunktionellen Enzyms PFKFB.

In der Regulation der Glykolyse spielt F-2,6-BP eine zentrale Rolle. Über allosterische Aktivierung von PFK-1 und Blockierung der allosterischen Hemmung von ATP und Citrat bewirkt der Zucker eine Stimulierung und Beschleunigung der Glykolyse. Gleichzeitig hemmt F-2,6-BP die Fructose-1,6-bisphosphatase, die ein zentrales Enzym der Gluconeogenese darstellt. Hierdurch wird verhindert, dass beide Stoffwechselwege zeitgleich ablaufen.

Die Konzentration an F-2,6-BP wird über hormonelle Regulation der PFKFB kontrolliert. Bei niedrigem Blutzuckerspiegel steigt die Konzentration an Glukagon, was wiederum zu einer Erhöhung der intrazellulären cAMP-Konzentration führt. Die cAMP-abhängige Proteinkinase A wird aktiviert und phosphoryliert den Serinrest an der regulatorischen Domäne der PFKFB, wodurch die Kinasedomäne (PFK-2) deaktiviert und die Phosphatasedomäne (FPBase-2) aktiviert wird. Dadurch wird F-2,6-BP vermehrt zu Fructose-6-Phosphat abgebaut.

Bei Zunahme der Blutglukosekonzentration führt Insulin zu einer gesteigerten Glykolyse, wodurch vermehrt Fructose-6-phosphat entsteht, das wiederum die Phosphoproteinphosphatase aktiviert. Das Enzym dephosphorylisiert den Serinrest an der regulatorischen Domäne der PFKFB und aktiviert somit die Kinasedomäne. Dadurch wird vermehrt F-2,6-BP synthetisiert.