La fosfofructoquinasa-1 (PFK-1) lleva a cabo un papel crucial en la glucólisis al añadir un segundo grupo fosfato a la molécula de fructosa-6-fosfato, transformándola en fructosa-1,6-bisfosfato mediante una reacción que no se puede revertir. Este proceso consume una molécula de ATP, lo que resulta en una significativa disminución de la energía libre y marca un compromiso irreversible con la vía glucolítica. La creación de fructosa-1,6-bisfosfato es fundamental, ya que no solo impulsa la célula hacia la glucólisis sino que también previene la pérdida de intermediarios glucolíticos fuera de la célula al dividirse posteriormente en dos triosas fosfato.
PFK-1 actúa como una enzima reguladora clave en este camino metabólico, siendo su actividad finamente controlada por varios factores. Se inhibe en presencia de altas concentraciones de ATP y citrato, señales que indican una alta reserva energética celular y una ralentización del ciclo del ácido cítrico. Por otro lado, el AMP, que se acumula cuando la energía celular es baja, activa a PFK-1, sirviendo como un indicador más fiable de la necesidad energética celular que el ADP. Además, la fructosa-2,6-bisfosfato, generada por la acción de la fosfofructoquinasa-2 (PFK-2) en respuesta a señales hormonales ligadas a los niveles de glucosa en la sangre, potencia la actividad de PFK-1 en el hígado, estimulando la glucólisis y suprimiendo la gluconeogénesis al inhibir la enzima opuesta, fructosa-1,6-bisfosfatasa.
PFK-2, con su doble función, alterna entre actuar como quinasa y fosfatasa en respuesta a las fluctuaciones de los niveles de glucosa sanguínea, reguladas por la insulina y el glucagón. Este mecanismo de regulación refleja la complejidad del control metabólico, asegurando que la glucólisis y la gluconeogénesis se ajusten de manera óptima a las necesidades energéticas de la célula y al estado nutricional del organismo.