Langkah-langkah yang membatasi laju dalam jalur glikolitik adalah: (i) fosforilasi glukosa oleh heksokinase atau glukokinase; (ii) fosforilasi fruktosa-6-fosfat untuk membentuk fruktosa-1,6-bifosfat oleh fruktosa-6-fosfat kinase; dan (iii) konversi fosfoenolpiruvat menjadi piruvat oleh piruvat kinase.
Generasi fruktosa-1,6-bifosfat oleh fosfofruktokinase-1 adalah titik pengaturan utama dalam jalur dan juga merupakan langkah yang membatasi laju. Reaksi tersebut digabungkan dengan hidrolisis ATP dan, pada dasarnya, ireversibel. Oleh karena itu jalur yang berbeda harus digunakan untuk melakukan konversi balik selama glukoneogensis. Aktivator fosfofruktokinase-1 yang paling kuat adalah fruktosa-2,6-bifosfat, yang diproduksi dari fruktosa-6-fosfat oleh fosfofruktokinase kedua, fosfofruktokinase-2. Kelimpahan fruktosa-6-fosfat menghasilkan konsentrasi fruktosa-2,6-bifosfat yang lebih tinggi yang pada pengikatan dengan fosfofruktokinase-1 meningkatkan afinitasnya untuk fruktosa-6-fosfat dan mengurangi efek penghambatan ATP. Ini adalah contoh stimulasi umpan maju karena glikolisis dipercepat ketika glukosa berlimpah.
Fosfofruktokinase-1 secara allosterik dihambat oleh fosfoenolpiruvat dan ATP tingkat tinggi sementara AMP membalikkan aksi penghambatan ATP. Oleh karena itu, aktivitas enzim meningkat ketika rasio ATP / AMP seluler diturunkan. Glikolisis distimulasi ketika muatan energi turun. Fosfofruktokinase-1 memiliki dua situs dengan afinitas berbeda untuk ATP yang keduanya merupakan substrat untuk reaksi kinase dan inhibitor alosterik. Ikatan ATP ke situs alosterik pada fosfofruktokinase 1 menurunkan afinitas fosfofruktokinase-1 untuk substratnya.
Fosfofruktokinase-1 juga dihambat oleh tingkat pH rendah yang menambah efek penghambatan ATP. PH turun ketika otot berfungsi secara anaerob dan menghasilkan asam laktat dalam jumlah yang berlebihan. Efek penghambatan ini berfungsi untuk melindungi otot dari kerusakan yang akan terjadi akibat akumulasi terlalu banyak asam.
Fosfofruktokinase-1 dihambat secara tidak langsung oleh glukagon, yang mengikat reseptornya, mengaktifkan adenyl cyclase yang menghasilkan AMP siklik yang mengaktifkan protein kinase A. PKA phosphorylates phosphofructokinase-2, mematikan aktivitas kinase-nya. Ini membalikkan sintesis fruktosa-2,6-bifosfat dari fruktosa-6-fosfat dan dengan demikian menghambat fosfofruktokinase-1 [4].
Enzim piruvat kinase kunci lainnya diatur oleh substratnya sendiri fosfoenolpiruvat dan fruktosa-1,6-bifosfat, produk yang dihasilkan pada langkah ketiga glikolisis. Keduanya meningkatkan aktivitas enzimatik. Dengan demikian, glikolisis didorong untuk beroperasi lebih cepat ketika lebih banyak substrat hadir. ATP adalah inhibitor allosterik negatif yang memberikan regulasi paralel (inhibisi) dengan fosfofruktokinase-1.
Hati piruvat kinase juga diatur secara tidak langsung oleh epinefrin dan glukagon melalui kemampuan mereka untuk mengaktifkan protein kinase A yang memfosforilasi hati piruvat kinase untuk menonaktifkannya. Otot piruvat kinase tidak dihambat oleh aktivasi protein kinase epinefrin A. Dengan demikian, glikolisis dihambat dalam hati tetapi tidak terpengaruh pada otot saat puasa. Pensinyalan insulin mengaktifkan phosphoprotein phosphatase-I, yang mengarah ke defosforilasi dan aktivasi piruvat kinase dan promosi glikolisis.
