Pentozė fosfato kelias , taip pat žinomas kaip heksozės monofosfatas nukreipimo, yra pagrindinis metabolizmo kelias, kurio galutinis produktas yra riboses reikalinga nukleotido ir nukleino rūgščių sintezės būdus, pavyzdžiui, DNR, RNR, ATP, NADH, FAD ir koenzimas A
Jis taip pat gamina NADPH (nikotinamido adenino dinukleotido fosfatą), naudojamą įvairiose fermentinėse reakcijose. Šis kelias yra labai dinamiškas ir gali pritaikyti savo produktus atsižvelgiant į momentinius ląstelių poreikius.
ATP (adenozino trifosfatas) yra laikomas ląstelės „energijos valiuta“, nes jos hidrolizė gali būti susieta su įvairiomis biocheminėmis reakcijomis.
Tuo pačiu būdu, NADPH yra esminė antra energijos valiuta redukuojamai riebalų rūgščių sintezei, cholesterolio sintezei, neurotransmiterių sintezei, fotosintezei ir detoksikacijos reakcijoms, be kita ko.
Nors NADPH ir NADH yra panašios struktūros, jų negalima pakaitomis naudoti biocheminėse reakcijose. NADPH dalyvauja laisvosios energijos panaudojime tam tikrų metabolitų oksidacijai redukcinei biosintezei.
Priešingai, NADH dalyvauja laisvos energijos, gaunamos iš metabolitų oksidacijos, panaudojime sintetinti ATP.
Istorija ir vieta
Šio kelio egzistavimo požymiai prasidėjo 1930 m. Tyrinėtojo Otto Warburgo dėka, kuris yra įskaitytas už NADP + atradimą .
Tam tikri stebėjimai leido išsiaiškinti kelią, ypač tęsti kvėpavimą esant glikolizės inhibitoriams, tokiems kaip fluoro jonas.
Tada, 1950 m., Mokslininkai Frankas Dickensas, Bernardas Horeckeris, Fritzas Lipmannas ir Efraimas Rackeris aprašė pentozės fosfato kelią.
Audiniuose, dalyvaujančiuose cholesterolio ir riebalų rūgščių sintezėje, pavyzdžiui, pieno liaukose, riebaliniame audinyje ir inkstuose, yra didelė pentozės fosfato fermentų koncentracija.
Kepenys taip pat yra svarbus šio kelio audinys: maždaug 30% gliukozės oksidacijos šiame audinyje įvyksta dėl pentozės fosfato kelio fermentų.
funkcijos
Pentozės fosfato kelias yra atsakingas už anglies homeostazės palaikymą ląstelėje. Taip pat šis būdas sintezuoja nukleotidų ir molekulių, dalyvaujančių aminorūgščių sintezėje, pirmtakus (peptidų ir baltymų statybinius elementus).
Tai yra pagrindinis fermentinių reakcijų galios mažinimo šaltinis. Be to, jis aprūpina reikalingas molekules anabolinėms reakcijoms ir gynybos procesams nuo oksidacinio streso. Paskutinis kelio etapas yra kritinis redokso procesų streso situacijose metu.
Fazės
Pentozės fosfato kelią sudaro dvi fazės ląstelės citozolyje: oksidacinis, kuris sukuria NADPH, oksiduodamas gliukozės-6-fosfatą į ribozės-5-fosfatą; ir neoksidacinį, kuris apima trijų, keturių, penkių, šešių ir septynių anglies cukrų pavertimą.
Šiame maršrute pateikiamos reakcijos, susijusios su Kalvino ciklu ir Entnerio – Doudoroffo keliu, kuris yra alternatyva glikolizei.
Oksidacinė fazė
Oksidacinė fazė prasideda gliukozės-6-fosfato molekulės dehidrogenavimu prie anglies 1. Šią reakciją katalizuoja fermentas gliukozės-6-fosfato dehidrogenazė, pasižyminti dideliu NADP + specifiškumu .
Šios reakcijos produktas yra 6-fosfonoglucon-δ-laktonas. Tada šis produktas hidrolizuojamas fermento laktonazės būdu, gaunant 6-fosfogliukonatą. Pastarasis junginys yra paimtas fermento 6-fosfogliukonato dehidrogenazės ir tampa ribuliozės 5-fosfatu.
Fermento fosfopentozės izomerazė katalizuoja paskutinę oksidacinės fazės pakopą, kuri apima ribozės 5-fosfato sintezę izomerizuojant 5-fosfatą ribuliozės.
Ši reakcijų serija sukuria dvi NADPH molekules ir vieną ribozės 5-fosfato molekulę kiekvienai gliukozės 6-fosfato molekulei, patenkančiai į šį fermentinį kelią.
Kai kuriose ląstelėse NADPH reikalavimai yra didesni nei ribozės 5-fosfato reikalavimai. Todėl fermentai transketolazė ir transaldolazė paima ribozės 5-fosfatą ir paverčia jį glicerraldehido 3-fosfatu ir fruktozės 6-fosfatu, užleisdami kelią neoksidacinei fazei. Šie du paskutiniai junginiai gali patekti į glikolitinį kelią.
Neoksidacinė fazė
Fazė prasideda epimerizacijos reakcija, katalizuojama fermento pentozės-5-fosfato epimerazės. Ribuliozės-5-fosfatas yra paimtas šio fermento ir paverčiamas ksiluliozės-5-fosfatu.
Produktą absorbuoja fermentas transketolazė, veikiantis kartu su kofermento tiamino pirofosfatu (TTP), kuris katalizuoja ksiluliozės-5-fosfato praėjimą į ribozės-5-fosfatą. Ketozę pernešus į aldozę, susidaro glicerraldehido-3-fosfatas ir sedoheptulozės-7-fosfatas.
Tada fermentas transaldolazė perkelia C3 iš sedoheptulozės-7-fosfato molekulės į glicerraldehido-3-fosfatą ir taip gaunamas keturių anglių cukrus (eritrozė-4-fosfatas) ir šešių anglies cukrus (fruktozė-6). -fosfatas). Šie produktai gali maitinti glikolitiniu keliu.
Transketosalinis fermentas vėl imasi C2 pernešimo iš ksiluliozės-5-fosfato į eritrozės-4-fosfatą, gaunant fruktozės-6-fosfatą ir glicerraldehido-3-fosfatą. Kaip ir ankstesniame žingsnyje, šie produktai gali patekti į glikolizę.
Ši antroji fazė sujungia NADPH generuojančius kelius su tais, kurie yra atsakingi už ATP ir NADH sintezę. Be to, produktai fruktozė-6-fosfatas ir glicerraldehidas-3-fosfatas gali patekti į gliukoneogenezę.
Susijusios ligos
Skirtingos patologijos yra susijusios su pentozės fosfato keliu, tarp šių neuromuskulinių ligų ir skirtingų vėžio rūšių.
Daugelyje klinikinių tyrimų dėmesys skiriamas gliukozės-6-fosfato dehidrogenazės aktyvumo kiekybiniam įvertinimui, nes jis yra pagrindinis fermentas, atsakingas už kelio reguliavimą.
Kraujo ląstelėse, priklausančiose anemijai jautriems asmenims, jie pasižymi mažu fermentiniu gliukozės-6-fosfato dehidrogenazės aktyvumu. Priešingai, ląstelių linijos, susijusios su gerklų vėžiu, pasižymi dideliu fermentiniu aktyvumu.
NADPH dalyvauja gaminant glutationą - pagrindinę peptido molekulę, saugančią nuo reaktyvių deguonies rūšių, dalyvaujančių oksidaciniame strese.
Skirtingi vėžio tipai suaktyvina pentozės kelią ir yra susiję su metastazių, angiogenezės procesais ir reakcijomis į chemoterapiją bei radioterapinį gydymą.
Kita vertus, lėtinė granulomatozinė liga išsivysto, kai trūksta NADPH.
Nuorodos
- Bergas, J. M., Tymoczko, J. L., Stryeris, L (2002). Biochemija. WH Freeman
- Konagaya, M., Konagaya, Y., Horikawa, H., & Iida, M. (1990). Pentozės fosfato kelias nervų ir raumenų ligose - raumenų gliukozės 6 - fosfato dehidrogenazės aktyvumo ir RNR kiekio įvertinimas. Rinsho shinkeigak. Klinikinė neurologija, 30 (10), 1078-1083.
- „Kowalik“, MA, „Columbano“, A., ir „Perra“, A. (2017). Atsirandantis pentozės fosfato kelio vaidmuo kepenų ląstelių vėžyje. Onkologijos ribos, 7, 87.
- Patra, KC, & Hay, N. (2014). Pentozės fosfato kelias ir vėžys. Biocheminių mokslų tendencijos, 39 (8), 347–354.
- Stincone, A., Prigione, A., Cramer, T., Wamelink, M., Campbell, K., Cheung, E.,… ir Keller, MA (2015). Metabolizmo grąžinimas: pentozės fosfato kelio biochemija ir fiziologija. Biologiniai atsiliepimai, 90 (3), 927–963.
- Voet, D., & Voet, JG (2013). Biochemija. Meninis redaktorius.