Pathways of the Pentose Phases and Related Diseases

2980
Sherman Hoover

De måte av pentoser Fosfat, også kjent som heksosemonofosfatavledning, er en grunnleggende metabolsk vei som har sluttproduktet riboser, nødvendig for nukleotid- og nukleinsyresynteseveier, slik som DNA, RNA, ATP, NADH, FAD og koenzym A.

Den produserer også NADPH (nikotinamidadenindinukleotidfosfat), brukt i forskjellige enzymatiske reaksjoner. Denne banen er veldig dynamisk og i stand til å tilpasse produktene avhengig av de øyeblikkelige behovene til cellene..

ATP (adenosintrifosfat) betraktes som "energivalutaen" til cellen, fordi dens hydrolyse kan kobles til et bredt spekter av biokjemiske reaksjoner..

På samme måte er NADPH en essensiell andre energivaluta for reduktiv syntese av fettsyrer, kolesterolsyntese, nevrotransmitter-syntese, fotosyntese og avgiftningsreaksjoner, blant andre..

Selv om NADPH og NADH er like i struktur, kan de ikke brukes om hverandre i biokjemiske reaksjoner. NADPH deltar i bruken av fri energi i oksidasjonen av visse metabolitter for reduktiv biosyntese.

I kontrast er NADH involvert i bruken av fri energi fra oksidasjonen av metabolitter for å syntetisere ATP..

Artikkelindeks

  • 1 Historie og plassering
  • 2 funksjoner
  • 3 faser
    • 3.1 oksidativ fase
    • 3.2 Ikke-oksidativ fase
  • 4 Relaterte sykdommer
  • 5 Referanser

Historie og beliggenhet

Indikasjonene på eksistensen av denne banen begynte i 1930 takket være forskeren Otto Warburg, som er kreditert oppdagelsen av NADP+.

Enkelte observasjoner tillot oppdagelsen av banen, spesielt fortsettelse av respirasjon i nærvær av glykolysehemmere, slik som fluoridionet..

I 1950 beskrev forskerne Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann og Efraim Racker pentosefosfatveien..

Vev involvert i syntesen av kolesterol og fettsyrer, slik som brystkjertler, fettvev og nyrer, har høye konsentrasjoner av pentosefosfatenzymer..

Leveren er også et viktig vev for denne veien: omtrent 30% av glukoseoksidasjonen i dette vevet oppstår takket være enzymene i pentosefosfatveien..

Funksjoner

Pentosefosfatveien er ansvarlig for å opprettholde karbonhomeostase i cellen. På samme måte syntetiserer banen forløperne til nukleotider og molekyler som er involvert i syntesen av aminosyrer (byggesteinene til peptider og proteiner)..

Det er den viktigste kilden til å redusere kraft for enzymatiske reaksjoner. I tillegg gir den molekylene som er nødvendige for anabole reaksjoner og for forsvarsprosesser mot oksidativt stress. Den siste fasen av banen er kritisk i redoks-prosesser under stresssituasjoner.

Faser

Pentosefosfatveien består av to faser i cellecytosolen: en oksidativ, som genererer NADPH med oksidasjon av glukose-6-fosfat til ribose-5-fosfat; og en ikke-oksidativ, som involverer interkonvertering av sukker med tre, fire, fem, seks og syv karbonatomer.

Denne ruten presenterer reaksjoner som deles med Calvin-syklusen og med Entner-Doudoroff-banen, som er et alternativ til glykolyse..

Oksidativ fase

Den oksidative fasen begynner med dehydrogenering av glukose-6-fosfatmolekylet ved karbon 1. Denne reaksjonen katalyseres av enzymet glukose-6-fosfatdehydrogenase, som har høy spesifisitet for NADP+.

Produktet av denne reaksjonen er 6-fosfonoglukono-5-lakton. Dette produktet hydrolyseres deretter av enzymet laktonase for å gi 6-fosfoglukonat. Denne siste forbindelsen tas opp av enzymet 6-fosfoglukonatdehydrogenase og blir ribulose 5-fosfat.

Enzymet fosfopentoseisomerase katalyserer det siste trinnet i den oksidative fasen, som involverer syntese av ribose 5-fosfat ved isomerisering av ribulose 5-fosfat.

Denne reaksjonsserien produserer to molekyler NADPH og ett molekyl ribose 5-fosfat for hvert molekyl glukose 6-fosfat som kommer inn i denne enzymatiske banen..

I noen celler er kravene til NADPH større enn kravene til ribose 5-fosfat. Derfor tar enzymene transketolase og transaldolase ribose 5-fosfat og omdanner det til glyceraldehyd 3-fosfat og fruktose 6-fosfat, og gir vei til den ikke-oksidative fasen. Disse to siste forbindelsene kan komme inn i den glykolytiske banen.

Ikke-oksidativ fase

Fasen begynner med en epimeriseringsreaksjon katalysert av enzymet pentose-5-fosfatepimerase. Ribulose-5-fosfat tas opp av dette enzymet og omdannes til xylulose-5-fosfat.

Produktet tas opp av enzymet transketolase som virker sammen med koenzym tiaminpyrofosfat (TTP), som katalyserer passeringen av xylulose-5-fosfat til ribose-5-fosfat. Ved overføring av ketose til aldose produseres glyseraldehyd-3-fosfat og sedoheptulose-7-fosfat.

Enzymet transaldolase overfører deretter C3 fra sedoheptulose-7-fosfatmolekylet til glyseraldehyd-3-fosfat, og produserer et fire-karbon sukker (erytrose-4-fosfat) og et seks-karbon sukker (fruktose-6-fosfat). Disse produktene er i stand til å mate den glykolytiske banen.

Enzymet transketosala virker igjen for å overføre en C2 fra xylulose-5-fosfat til erytrose-4-fosfat, noe som resulterer i fruktose-6-fosfat og glyseraldehyd-3-fosfat. Som i forrige trinn kan disse produktene gå inn i glykolyse.

Denne andre fasen forbinder stiene som genererer NADPH med de som er ansvarlige for å syntetisere ATP og NADH. I tillegg kan produktene fruktose-6-fosfat og glyseraldehyd-3-fosfat komme inn i glukoneogenese..

Beslektede sykdommer

Ulike patologier er relatert til pentosefosfatveien, mellom disse nevromuskulære sykdommene og forskjellige typer kreft.

De fleste kliniske studier fokuserer på å kvantifisere aktiviteten til glukose-6-fosfatdehydrogenase, fordi det er det viktigste enzymet som har ansvaret for å regulere banen.

I blodceller som tilhører individer som er utsatt for anemi, presenterer de en lav enzymatisk aktivitet av glukose-6-fosfatdehydrogenase. I kontrast viser cellelinjer relatert til karsinomer i strupehodet høy enzymaktivitet..

NADPH er involvert i produksjonen av glutation, et viktig peptidmolekyl i beskyttelse mot reaktive oksygenarter, involvert i oksidativt stress.

Ulike typer kreft fører til aktivering av pentoseveien, og det er assosiert med prosesser med metastase, angiogenese og respons på cellegift og strålebehandling..

På den annen side utvikler kronisk granulomatøs sykdom når det er mangel på produksjonen av NADPH.

Referanser

  1. Berg, J. M., Tymoczko, J. L., Stryer, L (2002). Biokjemi. WH Freeman
  2. Konagaya, M., Konagaya, Y., Horikawa, H., & Iida, M. (1990). Pentosefosfatvei i nevromuskulære sykdommer - evaluering av muskelglukose 6-fosfat dehydrogenase aktivitet og RNA innhold. Rinsho shinkeigak. Klinisk nevrologi, 30(10), 1078-1083.
  3. Kowalik, M. A., Columbano, A., og Perra, A. (2017). Den nye rollen som pentosefosfatveien i hepatocellulært karsinom. Grenser innen onkologi, 7, 87.
  4. Patra, K. C., & Hay, N. (2014). Pentosefosfatveien og kreft. Trender innen biokjemiske vitenskaper, 39(8), 347-354.
  5. Stincone, A., Prigione, A., Cramer, T., Wamelink, M., Campbell, K., Cheung, E.,… & Keller, M. A. (2015). Retur av metabolisme: biokjemi og fysiologi av pentosefosfatveien. Biologiske anmeldelser, 90(3), 927-963.
  6. Voet, D., og Voet, J. G. (2013). Biokjemi. Artmed Editor.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.