Пути пентозных фаз и связанных с ними заболеваний



путь пентоз Фосфат, также известный как отклонение гексоз монофосфата, является фундаментальным метаболическим путем, в котором рибосомы являются конечным продуктом, необходимым для путей синтеза нуклеотидов и нуклеиновых кислот, таких как ДНК, РНК, АТФ, NADH, FAD и кофермент А.

Он также производит NADPH (никотинамид-аденин-динуклеотид-фосфат), используемый в различных ферментативных реакциях. Этот маршрут очень динамичен и способен адаптировать свои продукты в зависимости от текущих потребностей клеток.

АТФ (аденозинтрифосфат) считается «энергетической валютой» клетки, потому что ее гидролиз может быть связан с широким спектром биохимических реакций..

Таким же образом, NADPH является второй необходимой энергетической валютой для восстановительного синтеза жирных кислот, синтеза холестерина, синтеза нейротрансмиттеров, реакций фотосинтеза и детоксикации, среди других..

Хотя NADPH и NADH имеют сходную структуру, их нельзя использовать взаимозаменяемо в биохимических реакциях. НАДФН участвует в использовании свободной энергии в окислении некоторых метаболитов для восстановительного биосинтеза.

Напротив, NADH участвует в использовании свободной энергии от окисления метаболитов для синтеза АТФ..

индекс

  • 1 История и местоположение
  • 2 функции
  • 3 фазы
    • 3.1 Окислительная фаза
    • 3.2 Неокислительная фаза
  • 4 Сопутствующие заболевания
  • 5 ссылок

История и местоположение

Указания на существование этого маршрута начались в 1930 году благодаря следователю Отто Варбургу, которому он приписал открытие НАДП.+.

Некоторые наблюдения позволили открыть маршрут, в частности, продолжение дыхания в присутствии ингибиторов гликолиза, таких как фторид-ион.

Затем в 1950 году ученые Франк Диккенс, Бернард Хорекер, Фриц Липман и Эфраим Ракер описали путь пентозофосфата..

Ткани, участвующие в синтезе холестерина и жирных кислот, такие как молочные железы, жировая ткань и почки, имеют высокую концентрацию пентозофосфатных ферментов..

Печень также является важной тканью для этого пути: приблизительно 30% окисления глюкозы в этой ткани происходит благодаря ферментам пентозофосфатного пути..

функции

Пентозофосфатный путь отвечает за поддержание гомеостаза углерода в клетке. Аналогичным образом, путь синтезирует предшественники нуклеотидов и молекул, участвующих в синтезе аминокислот (структурные блоки пептидов и белков)..

Это основной источник снижения мощности ферментативных реакций. Кроме того, он обеспечивает необходимые молекулы для анаболических реакций и для защиты от окислительного стресса. Последняя фаза дорожки имеет решающее значение в окислительно-восстановительных процессах в стрессовых ситуациях.

фазы

Пентозофосфатный путь состоит из двух фаз в клеточном цитозоле: окислительной, которая генерирует НАДФН с окислением глюкозо-6-фосфата до рибозо-5-фосфата; и неокислительный, который включает взаимопревращение сахаров из трех, четырех, пяти, шести и семи атомов углерода..

Этот маршрут представляет общие реакции с циклом Кальвина и с путем Энтнера-Дудорова, который является альтернативой гликолизу..

Окислительная фаза

Окислительная фаза начинается с дегидрирования молекулы глюкозо-6-фосфата в углероде 1. Эта реакция катализируется ферментом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназой, который обладает высокой специфичностью по НАДФ+.

Продуктом этой реакции является 6-фосфоноглюконо-δ-лактон. Затем этот продукт гидролизуется ферментом лактоназой с образованием 6-фосфоглюконата. Последнее соединение захватывается ферментом 6-фосфоглюконатдегидрогеназой и становится рибулозо-5-фосфатом.

Фермент фосфопентозоизомераза катализирует конечную стадию окислительной фазы, которая включает синтез рибозо-5-фосфата путем изомеризации рибулозо-5-фосфата.

Эта серия реакций продуцирует две молекулы НАДФН и одну молекулу 5-фосфата рибозы на молекулу 6-фосфата глюкозы, которая вступает в этот ферментативный путь.

В некоторых клетках потребности в NADPH выше, чем в рибозо-5-фосфате. Поэтому ферменты транскетолазы и трансальдолазы берут 5-фосфат рибозы и превращают его в 3-фосфат глицеральдегида и 6-фосфат фруктозы, уступая место неокислительной фазе. Эти два последних соединения могут вступать в гликолитический путь.

Неокислительная фаза

Этап начинается с реакции эпимеризации, катализируемой ферментом пентозо-5-фосфат-эпимеразой. Рибулозо-5-фосфат извлекается этим ферментом и превращается в ксилулозо-5-фосфат..

Продукт поглощается ферментом транскетолазой, который действует вместе с коферментом тиаминпирофосфатом (TTP), который катализирует прохождение ксилулозо-5-фосфата в рибозо-5-фосфат. С переходом кетозы в альдозу образуются глицеральдегид-3-фосфат и седогептулозо-7-фосфат.

Затем фермент трансальдолазы переносит С3 из молекулы седогептулозо-7-фосфата в глицеральдегид-3-фосфат, который образует четырехуглеродный сахар (эритрозо-4-фосфат) и шестиуглеродный сахар (фруктоза-6). -фосфат). Эти продукты способны питать гликолитический путь.

Фермент transketosala действует снова, чтобы передать C2 ксилулозо-5-фосфата в эритрозо-4-фосфат, что приводит к фруктозо-6-фосфату и глицеральдегид-3-фосфату. Как и на предыдущем этапе, эти продукты могут вступать в гликолиз.

Эта вторая фаза соединяет пути, которые генерируют NADPH с теми, кто отвечает за синтез ATP и NADH. Кроме того, продукты фруктоза-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат могут вступать в глюконеогенез.

Сопутствующие заболевания

Различные патологии связаны с путем пентозофосфата, между этими нервно-мышечными заболеваниями и различными типами рака.

Большинство клинических исследований посвящено количественной оценке активности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, поскольку она является основным ферментом, ответственным за регулирование пути.

В клетках крови, принадлежащих людям, подверженным анемии, они имеют низкую ферментативную активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. Напротив, клеточные линии, связанные с карциномами в гортани, проявляют высокую активность фермента..

НАДФН участвует в производстве глутатиона, ключевой пептидной молекулы в защите от активных форм кислорода, участвующих в окислительном стрессе.

Различные типы рака приводят к активации пентозного пути и связаны с метастазированием, ангиогенезом и реакциями на химиотерапию и лучевую терапию..

С другой стороны, хроническая гранулематозная болезнь развивается, когда есть дефицит в производстве NADPH.

ссылки

  1. Berg, J.M., Tymoczko, J.L., Stryer, L (2002). биохимия. WH Freeman
  2. Konagaya, M., Konagaya, Y., Horikawa, H. & Iida, M. (1990). Пентозофосфатный путь при нервно-мышечных заболеваниях - оценка активности мышечной глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и содержания РНК. Риншо Шинкейгак. Клиническая неврология, 30(10), 1078-1083.
  3. Kowalik, M.A., Columbano, A. & Perra, A. (2017). Возникающая роль пентозофосфатного пути при гепатоцеллюлярной карциноме. Границы в онкологии, 7, 87.
  4. Patra, K.C., & Hay, N. (2014). Пентозофосфатный путь и рак. Тенденции в биохимических науках, 39(8), 347-354.
  5. Стинкон А., Приджоне А., Крамер Т., Уэймлинк М., Кэмпбелл К., Чунг Е., ... и Келлер М. А. (2015). Возврат метаболизма: биохимия и физиология пентозофосфатного пути. Биологические обзоры, 90(3), 927-963.
  6. Voet, D. & Voet, J. G. (2013). биохимия. Artmed Publisher.