글루카곤은 간세포에서 cAMP-PKA 경로를 통해 해당과정의 중간 단계와 마지막 단계를 동시에 억제해 포도당이 분해되지 않고 혈액으로 나가도록 유도한다.
❶ 생각해 보셨나요?
혈당이 낮을 때 글루카곤이 분비된다는 것은 알려져 있다. 그런데 글루카곤이 “혈당을 올린다”는 말은 구체적으로 무엇을 뜻하는가? 포도당을 새로 만드는 것과, 이미 있는 포도당이 분해되지 않도록 막는 것은 전혀 다른 작용이다.
❷ 글루카곤은 해당과정의 어디를 어떻게 막는가?
해당과정에서 조절을 받는 단계는 세 군데다. 글루카곤은 그 중 두 군데를 표적으로 삼는다.
첫 번째 표적은 프룩토스-2,6-이인산(fructose-2,6-bisphosphate, F2,6BP)의 합성 경로다. F2,6BP는 PFK-1(phosphofructokinase-1)을 활성화해 해당과정을 촉진하는 핵심 조절자다. 간세포에 글루카곤이 결합하면 GPCR 수용체를 통해 cAMP가 생성되고 PKA(protein kinase A)가 활성화된다. PKA는 PFK-2/FBPase-2 복합효소에 인산기를 붙여 PFK-2 작용을 억제하고 FBPase-2 작용을 활성화한다. 결과적으로 F2,6BP 농도가 떨어지고 PFK-1 활성도도 낮아져 해당과정 중간이 막힌다.
두 번째 표적은 피루브산 인산화효소(pyruvate kinase)다. 같은 PKA가 피루브산 인산화효소에도 인산기를 붙이면 이 효소가 불활성화된다. 피루브산 인산화효소는 PEP에서 피루브산을 만드는 해당과정의 마지막 단계를 담당하므로 여기서도 흐름이 막힌다.
❸ 두 지점을 동시에 막으면 무슨 일이 생기는가?
중간 단계(PFK-1 억제)에서 한 번 막히고 마지막 단계(피루브산 인산화효소 억제)에서 또 한 번 막히면 포도당-6-인산(glucose-6-phosphate) 이후로 흐름이 거의 진행되지 못한다. 해당과정이 억제되면 간세포 안에 포도당이 축적되고, 이 포도당은 이제 다른 조직에 공급하거나 당신생(gluconeogenesis)의 재료로 쓸 수 있게 된다.
즉 글루카곤은 간이 포도당을 “내 에너지로 쓰는 모드”에서 “다른 조직에 내보내는 모드”로 전환하도록 만드는 것이다.
❹ 결론적으로
글루카곤 신호 하나가 신경계나 호르몬 없이도 인산화 연쇄 반응 하나로 해당과정의 두 핵심 효소를 동시에 억제한다. 이 정교한 조절 구조는 이후에 다룰 당신생(gluconeogenesis) 및 지방 대사와도 연결된다. 해당과정이 왜 단순한 에너지 생산 과정이 아니라 대사 전반의 교차점인지를 글루카곤 조절이 가장 잘 보여준다.
영상으로 더 깊이 보고 싶다면: ▶ 영상으로 보기 (멤버십)
선행: glycolysis-pfk-regulation 연관: insulin-role 다음: gluconeogenesis-basics