La glicolisi è un processo in cui il glucosio viene convertito in piruvato o lattato a seconda che si verifichi in condizioni aerobiche o anaerobiche. La regolazione di questo percorso avviene in tre punti chiave in cui le reazioni enzimatiche coinvolte sono irreversibili. Questi tre enzimi sono esochinasi, fosfofuctokinasi e piruvato chinasi. L'inibizione della glicolisi è un meccanismo per risparmiare energia prevenendo la rottura di adenosina trifosfato.

Accumulo di glucosio-6-fosfato

L'enzima esochinasi catalizza il primo passaggio della glicolisi, in cui il glucosio viene convertito in glucosio-6-fosfato. Alte concentrazioni di questo prodotto inibiscono l'attività dell'enzima. Quando si accumula, il glucosio-6-fosfato compete con il glucosio di substrato per legarsi al sito attivo dell'enzima, così come un altro sito allosterico. Questo legame inibisce l'azione di esochinasi.

Azione della proteina regolatrice della glucochinasi

Nel fegato, la conversione del glucosio in glucosio-6-fosfato avviene per azione di una variante esochinasi chiamata glucochinasi. A differenza della esochinasi, la glucochinasi non è influenzata dalle concentrazioni di glucosio-6-fosfato e pertanto non viene inibita da essa. L'azione della glucochinasi è modulata dalla presenza di una proteina chiamata proteina regolatrice della glucochinasi (GKRP). Il legame di GKRP con l'enzima glucochinasi inibisce la glicolisi nel fegato.

Accumulo di ATP

Nel ciclo di glicolisi, la reazione catalizzata dalla fosfofrucocinasi è il passo limitante della velocità. Questo enzima catalizza la fosforilazione del fruttosio-6-fosfato dall'ATP per produrre fruttosio-1,6-bifosfato. In condizioni in cui vi è un'alta concentrazione di ATP, non vi è alcun ulteriore requisito per la glicolisi. Questo ATP si lega a un sito allosterico sull'enzima fosfofuctokinase e causa un cambiamento nella sua conformazione. Questo cambiamento conformazionale impedisce il legame del substrato fruttosio-6-fosfato e quindi inibisce l'attività dell'enzima che a sua volta inibisce la glicolisi.

Inibizione della piruvato chinasi

L'enzima piruvato chinasi è il terzo sito di regolazione della glicolisi. L'attività di questo enzima è inibita dalla presenza di alte concentrazioni di ATP. La presenza di alanina che è biosintetizzata dal piruvato agisce anche come fattore inibitorio. Sia l'ATP che l'alanina si legano a un sito allosterico sull'enzima piruvato-chinasi e determinano una riduzione della sua attività. Quando i livelli di zucchero nel sangue diminuiscono, si verifica la fosforilazione dell'enzima piruvato chinasi, che rende l'enzima inattivo inibendo la glicolisi.