4가지의 속도 제한 효소의 해석
헥소키네이스와 글루코키네이스
모든 세포에는 헥소키네이스가 존재하는데, 이는 세포로 들어온 포도당을 포도당 6-인산으로 전환되는 것을 촉매 한다. 세포막은 포도당6-인산을 통과시키지 않기 때문에, 헥소키네이스는 본질적으로 포도당을 인산화시켜서 세포 안으로 들어온 포도당을 세포 밖으로 빠져나가지 않도록 붙잡아둔다. 헥소키네이스는 세포 내에서 높은 농도의 포도당 6-인산에 의해 저해된다. 따라서 세포 내로 포도당이 유입되는 속도는 부분적으로 포도당 6-인산이 해당 과정과 글리코젠 합성(간과 근육 같은 글리코젠을 저장하는 세포에서)에 의해 처리되는 속도에 달려있다.
헥소키네이스와는 달리 글루코키네이스는 포도당 6-인산에 의해 저해되지 않는다. 글루코키네이스는 간에 존재하며 혈액 중에 포도당이 풍부할 때 간세포로 들어오는 포도당을 인산화시켜 포도당 6-인산을 형성한다. 이것은 간에서 일어나는 해당 과정에 대해 추가적인 조절 단계로 작용한다.
포스포프럭토키네이스-1
포스포프럭토키네이스-1(PFK-1)는 비가역적인 반응을 촉매 하며, 핵심적인 다른 자리 입체성 조절자인 AMP와 과당 2,6-이중인산(F2,6,BP)를 가지기 때문에 포스포프럭토키네이스는 해당 과정에서 주요 조절 지점이다.
과당 6-인산(F6P)이 포스포프럭토키네이스-2(PFK-2)에 의해 인산화될 때 합성되는 과당 2,6-이중인산(F2,6BP)은 포스포프럭토키네이스-1(PFK-1)의 매우 강력한 활성인자이다. 간에서 혈당이 낮고, 글루카곤이 cAMP를 증가시키면, 포스포프럭토키네이스-2(PFK-2)는 단백질 키네이스 A에 의해 인산화된다. 포스포프럭토키네이스-2(PFK-2)와 과당 2,6-이중인산가수분해효소(FBPase-2)는 2가지 기능을 가진 단일 단백질이며, 이 단백질에 존재하는 2가지 다른 효소의 활성부위가 각각의 기능을 수행한다. 글루카곤과 에피네프린은 둘 다 간에서 cAMP의 농도를 증가시킨다. 간에서 과당 2,6-이중인산(F2,6BP)의 농도가 낮으면 포스포프럭토키네이스-1(PFK-1)의 활성이 감소하고, 과당 1,6-이중인산가수분해효소(FBPase-1)의 활성은 증가하므로 포도당신생합성(본질적으로 "해당과정의 역반응")이 촉진된다. 따라서 간은 글루카곤과 에피네프린에 반응하여 포도당을 혈액으로 방출시켜 혈당량을 증가시킨다.
ATP는 포스포프럭토키네이스-1(PFK-1)의 알로스테릭 조절 자리를 두고 AMP와 경쟁한다. 세포의 ATP 농도는 AMP의 농도보다 훨씬 더 높으며, 일반적으로 100배 더 높지만, 정상적인 생리 조건하에서 ATP의 농도는 10% 이상 변하지 않는 반면에 ATP가 10% 감소하면 AMP는 6배 증가한다. 따라서 ATP가 알로스테릭 조절인자라는 것은 상당히 의심스럽다. AMP의 증가는 세포의 에너지 생산이 감소한 결과다.
시험관 내의 실험에서 시트르산은 ATP의 억제 효과를 강화하여 포스포프럭토키네이스-1(PFK-1)을 억제한다. 그러나 세포질에서 시트르산은 주로 지방산 합성 및 콜레스테롤 합성을 위한 아세틸-CoA로의 전환에 이용되기 때문에 시험관 내에서의 실험이 생체 내에서 의미 있는 효과를 가질지는 의심스럽다.
p53 유도 효소인 TIGAR는 포스포프럭토키네이스-1의 조절에 관여하며, 산화적인 스트레스로부터 보호하는 역할을 한다.[32] TIGAR는 F2,6BP를 조절하는 2가지 기능을 가진 단일 효소이다. TIGAR는 과당 2,6-이중인산의 2번 탄소의 인산기를 떼어내어 과당 6-인산을 생성하는 과당 2,6-이중인산가수분해효소(FBPase-2)로 작용할 수 있다. 또한 TIGAR는 과당 6-인산의 2번 탄소에 인산기를 붙여 과당 2,6-이중인산(F2,6BP)를 생성하는 포스포프럭토키네이스-2(PFK-2)로도 작용할 수 있다.
피루브산 키네이스
피루브산 키네이스는 피루브산과 ATP를 생성하는 해당과정의 마지막 단계를 촉매한다. 피루브산 키네이스는 포스포에놀피루브산(PEP)에서 ADP로 인산기를 전이시키는 반응을 촉매하여 1분자의 피루브산과 1분자의 ATP를 생성시킨다.
에피네프린과 글루카곤은 단백질 키네이스 A를 통해 간에 있는 피루브산 키네이스를 간접적으로 조절한다. 단백질 키네이스 A는 간의 피루브산 키네이스를 인산화시켜 비활성 상태로 만든다. 근육의 피루브산 키네이스는 에피네프린으로 인한 단백질 키네이스 A의 활성화에 의해 저해되지 않는다. 단식 중일 때와 같이 포도당을 이용할 수 없는 상황에서는 글루카곤이 분비된다. 따라서 단식 중일 때 해당 과정은 간에서 억제되지만, 근육에서는 영향을 받지 않는다. 혈당량이 증가하면 인슐린이 분비되고, 인단백질 인산 가수분해효소 I (phosphoprotein phosphatase I)이 활성화되고 피루브산 키네이스가 탈인산화되어 활성화된다. 이러한 조절은 피루브산 키네이스가 촉매하는 반응과 이에 대한 역반응(피루브산 카복실화효소와 포스포엔올피루브산 카복시키네이스)이 동시에 활성화되어 낭비 회로(futile cycle)가 되는 것을 방지한다.