Plik droga pentoz Fosforan, znany również jako przekierowanie monofosforanu heksozy, jest podstawowym szlakiem metabolicznym, którego produktem końcowym są rybozy, niezbędne w szlakach syntezy nukleotydów i kwasów nukleinowych, takich jak DNA, RNA, ATP, NADH, FAD i koenzym A.
Wytwarza również NADPH (fosforan dinukleotydu nikotynamidoadeninowego), używany w różnych reakcjach enzymatycznych. Ta ścieżka jest bardzo dynamiczna i może dostosowywać swoje produkty w zależności od chwilowych potrzeb komórek..
ATP (trifosforan adenozyny) jest uważany za „walutę energetyczną” komórki, ponieważ jej hydroliza może być sprzężona z wieloma reakcjami biochemicznymi..
W ten sam sposób NADPH jest niezbędną drugą walutą energetyczną, między innymi w redukcyjnej syntezie kwasów tłuszczowych, syntezie cholesterolu, syntezie neuroprzekaźników, fotosyntezie i reakcjach detoksykacji..
Chociaż NADPH i NADH mają podobną strukturę, nie można ich stosować zamiennie w reakcjach biochemicznych. NADPH uczestniczy w wykorzystaniu energii swobodnej w utlenianiu niektórych metabolitów do biosyntezy redukcyjnej.
W przeciwieństwie do NADH bierze udział w wykorzystaniu darmowej energii z utleniania metabolitów do syntezy ATP..
Indeks artykułów
Wskazania na istnienie tej ścieżki zaczęły się w 1930 roku dzięki badaczowi Otto Warburgowi, któremu przypisuje się odkrycie NADP+.
Pewne obserwacje pozwoliły na odkrycie szlaku, w szczególności kontynuację oddychania w obecności inhibitorów glikolizy, takich jak jon fluorkowy..
Następnie, w 1950 roku, naukowcy Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann i Efraim Racker opisali szlak pentozofosforanowy.
Tkanki biorące udział w syntezie cholesterolu i kwasów tłuszczowych, takie jak gruczoły sutkowe, tkanka tłuszczowa i nerki, mają wysokie stężenia enzymów fosforanu pentozy..
Wątroba jest również ważną tkanką dla tego szlaku: około 30% utleniania glukozy w tej tkance zachodzi dzięki enzymom szlaku pentozofosforanowego..
Szlak pentozofosforanowy jest odpowiedzialny za utrzymanie homeostazy węgla w komórce. Podobnie szlak syntetyzuje prekursory nukleotydów i cząsteczek biorących udział w syntezie aminokwasów (elementów budulcowych peptydów i białek)..
Jest głównym źródłem siły redukującej reakcje enzymatyczne. Ponadto dostarcza cząsteczek niezbędnych do reakcji anabolicznych i procesów obronnych przed stresem oksydacyjnym. Ostatnia faza ścieżki jest krytyczna w procesach redoks w sytuacjach stresowych.
Szlak pentozofosforanowy składa się z dwóch faz w cytozolu komórkowym: oksydacyjnej, która wytwarza NADPH wraz z utlenianiem glukozo-6-fosforanu do rybozo-5-fosforanu; i nieutleniający, który polega na wzajemnej przemianie cukrów o trzech, czterech, pięciu, sześciu i siedmiu atomach węgla.
Ta droga przedstawia reakcje wspólne z cyklem Calvina i szlakiem Entnera-Doudoroffa, który jest alternatywą dla glikolizy..
Faza oksydacyjna rozpoczyna się od odwodornienia cząsteczki glukozo-6-fosforanu na węglu 1. Ta reakcja jest katalizowana przez enzym dehydrogenazę glukozo-6-fosforanową, który ma wysoką specyficzność dla NADP+.
Produktem tej reakcji jest 6-fosfonoglukono-δ-lakton. Ten produkt jest następnie hydrolizowany przez enzym laktonazę z wytworzeniem 6-fosfoglukonianu. Ten ostatni związek jest wychwytywany przez enzym dehydrogenazę 6-fosfoglukonianową i staje się rybulozo-5-fosforanem.
Enzym izomeraza fosfopentozy katalizuje ostatni etap fazy oksydacyjnej, która obejmuje syntezę 5-fosforanu rybozo przez izomeryzację 5-fosforanu rybulozy..
Ta seria reakcji wytwarza dwie cząsteczki NADPH i jedną cząsteczkę rybozy-5-fosforanu na każdą cząsteczkę 6-fosforanu glukozy, która wchodzi na ten szlak enzymatyczny..
W niektórych komórkach wymagania dotyczące NADPH są większe niż wymagania dla 5-fosforanu rybozy. Dlatego enzymy transketolaza i transaldolaza pobierają rybozo-5-fosforan i przekształcają go w gliceraldehydo-3-fosforan i fruktozo-6-fosforan, przechodząc w fazę nieutleniającą. Te dwa ostatnie związki mogą wejść na szlak glikolityczny.
Faza rozpoczyna się od reakcji epimeryzacji katalizowanej przez enzym epimerazę pentozo-5-fosforanową. Enzym ten pobiera rybulozo-5-fosforan i przekształca go w ksylulozo-5-fosforan.
Produkt jest wychwytywany przez enzym transketolazę, który działa razem z koenzymem pirofosforanu tiaminy (TTP), który katalizuje przejście ksylulozo-5-fosforanu do rybozo-5-fosforanu. Wraz z przeniesieniem ketozy na aldozę powstają gliceraldehydo-3-fosforan i sedoheptulozo-7-fosforan.
Następnie enzym transaldolaza przenosi C3 z cząsteczki sedoheptulozo-7-fosforanu na gliceraldehydo-3-fosforan, wytwarzając czterowęglowy cukier (erytrozo-4-fosforan) i sześciowęglowy cukier (fruktozo-6-fosforan). Produkty te są zdolne do zasilania szlaku glikolitycznego.
Enzym transketosala działa ponownie, przenosząc C2 z ksylulozo-5-fosforanu do erytrozo-4-fosforanu, w wyniku czego powstaje fruktozo-6-fosforan i gliceraldehydo-3-fosforan. Podobnie jak w poprzednim kroku, produkty te mogą ulec glikolizie.
Ta druga faza łączy ścieżki, które generują NADPH z tymi odpowiedzialnymi za syntezę ATP i NADH. Ponadto produkty fruktozo-6-fosforan i gliceraldehydo-3-fosforan mogą wchodzić w glukoneogenezę..
Ze szlakiem pentozofosforanowym wiążą się różne patologie, między tymi chorobami nerwowo-mięśniowymi a różnymi typami raka.
Większość badań klinicznych skupia się na ilościowym określaniu aktywności dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej, ponieważ jest to główny enzym odpowiedzialny za regulację szlaku.
W krwinkach osób podatnych na anemię wykazują niską aktywność enzymatyczną dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej. Natomiast linie komórkowe związane z rakami krtani wykazują wysoką aktywność enzymatyczną..
NADPH bierze udział w produkcji glutationu, kluczowej cząsteczki peptydu chroniącej przed reaktywnymi formami tlenu, biorącymi udział w stresie oksydacyjnym.
Różne typy nowotworów prowadzą do aktywacji szlaku pentozy i są związane z procesami przerzutów, angiogenezy i odpowiedzi na chemioterapię i radioterapię..
Z drugiej strony, przewlekła choroba ziarniniakowa rozwija się, gdy występuje niedobór produkcji NADPH.
Jeszcze bez komentarzy