Glykogeenifosforylaasi on entsyymi, joka säätelee varastoidun glukoosin käyttöä energialähteenä. Se tuottaa glukoosia aineenvaihduntaan, kun verensokeri on alhainen. Ihmisillä on useita muotoja, pääasiassa lihaksissa ja maksassa, ja jotkut aivoissa. Koska tämä entsyymi ohjaa glukoosin käytön ensimmäistä vaihetta, se on monimutkainen ja hyvin säännelty. Kehon glukoosivarastot ovat glykogeenin muodossa, joka on pitkä, haarautuva ketju, joka koostuu tuhansista rakeina varastoiduista glukoosiyksiköistä.
Koska glukoosi on ensisijainen hiilihydraatti, jota elimistö käyttää polttoaineena, sen varastointia ja käyttöä säännellään tiukasti. Glykogeenifosforylaasi suorittaa ensimmäisen vaiheen glukoosin varastointipolymeeriglykogeenin hajoamisessa yksittäisten glukoosiyksiköiden tuottamiseksi. Tämä entsyymi lisää epäorgaanisen fosfaatin molekyylin glukoosiyksikköön glykogeeniketjun päähän, muuttamalla sen glukoosi-1-fosfaatiksi ja vapauttaen sen glykogeenistä. Glukoosi-1-fosfaattimolekyyli muutetaan myöhemmin toisella entsyymillä glukoosi-6-fosfaatiksi ja se siirtyy glukoosikiertoon, ja sitä käytetään aerobisessa hengityksessä. Tämä glykogeenin hajoaminen glukoosin tuottamiseksi tunnetaan glykogenolyysinä.
Tämä reitti toimii vain tietyissä olosuhteissa. Kun verensokeri on alhainen, haima erittää glukagonihormonin päätymään maksaan. Monimutkaisen signaalisarjan kautta se aiheuttaa sitten fosfaattiryhmän lisäämisen glykogeenifosforylaasiin. Tämä entsyymi pystyy sitten lisäämään epäorgaanisen fosfaattiryhmänsä glukoosiin maksan glykogeenin hajoamisen aloittamiseksi.
Suurin osa glykogeenifosforylaasientsyymistä, dimeeri, joka koostuu kahdesta alayksiköstä, on sitoutunut glykogeenirakeeseen. Se pysyy inaktiivisessa muodossa, kunnes epäorgaaninen fosfaattimolekyyli lisätään entsyymin seriinin aminohapporyhmään. Tämä muuttaa sen aktiiviseen tilaan ja voi alkaa fosforyloida glukoosia.
Glykogeenifosforylaasia voidaan säätää eri tavoin kudosryhmästä riippuen. Lihaskudos käyttää paljon energiaa korkean energian kolmen fosfaattiyhdisteen, adenosiinitrifosfaatin (ATP) muodossa. Kun tämä hajoaa, se muodostaa matalan energian molekyylin, jossa on yksi fosfaattiryhmä, joka tunnetaan nimellä adenosiinimonofosfaatti (AMP). Täysin erilainen säätelytapa lihaskudoksessa on AMP: n sitoutuminen glykogeenia hajottavaan entsyymiin. Tämä aiheuttaa entsyymin rakenteen muutoksen, ja se voi sitten hajottaa glykogeenia.
Glykogeenirakeet ovat tehokas tapa varastoida paljon kemiallista energiaa pieneen tilaan. Monilla glukoosiketjuilla on haaroja, mutta glykogeenifosforylaasi voi toimia vain lineaaristen ketjujen glukoosin pääteyksiköissä. Ennen kuin entsyymi voi täysin hajottaa glykogeenin, tarvitaan erityinen haaroittavaa entsyymiä.