Căile fazelor de pentoză și bolile asociate



calea pentozei fosfat, de asemenea, cunoscut sub numele de hexoze expediere monofosfat, este o cale metabolică fundamental al cărei produs riboză necesară pentru căile de sinteză a nucleotidelor și acizilor nucleici, cum ar fi ADN, ARN, ATP, NADH, FAD și coenzima A. finală

De asemenea, produce NADPH (fosfat de nicotinamidă adenină dinucleotidă), utilizat în diferite reacții enzimatice. Această rută este foarte dinamică și capabilă să-și adapteze produsele în funcție de nevoile momentale ale celulelor.

ATP (adenozin trifosfat) este considerat "moneda energetică" a celulei, deoarece hidroliza sa poate fi cuplată cu o gamă largă de reacții biochimice.

In mod similar, NADPH este oa doua monedă de energie esențială pentru sinteza reductivă a acizilor grași, sinteza colesterolului, sinteza neurotransmitator, reacții de fotosinteză și detoxifiere, printre altele.

Deși NADPH și NADH sunt similare în structură, ele nu pot fi utilizate interschimbabil în reacțiile biochimice. NADPH participă la utilizarea energiei libere în oxidarea anumitor metaboliți pentru biosinteza reductivă.

În contrast, NADH este implicat în utilizarea energiei libere din oxidarea metaboliților pentru a sintetiza ATP.

index

  • 1 Istorie și locație
  • 2 Funcții
  • 3 faze
    • 3.1 Faza oxidativă
    • 3.2 Faza non-oxidantă
  • 4 Bolile asociate
  • 5 Referințe

Istorie și locație

Indicațiile existenței acestui traseu au început în anul 1930 datorită investigatorului Otto Warburg, căruia ia fost atribuită descoperirea NADP+.

Anumite observații au permis descoperirea căii, în special continuarea respirației în prezența inhibitorilor de glicoliză, cum ar fi ionul de fluorură.

Apoi, în 1950, cercetătorii Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann și Efraim Racker au descris calea pentozelor fosfat.

Țesuturile implicate în sinteza colesterolului și acizilor grași, cum ar fi glandele mamare, țesutul adipos și rinichii, au concentrații ridicate de enzime fosfat de pentoză.

Ficatul este, de asemenea, un țesut important pentru această cale: aproximativ 30% din oxidarea glucozei din acest țesut are loc datorită enzimelor din calea fosfatului de pentoză.

funcții

Calea fosfatului de pentoză este responsabilă pentru menținerea homeostaziei carbonului în celulă. De asemenea, calea sintetizează precursorii nucleotidelor și moleculelor implicate în sinteza aminoacizilor (blocurile structurale ale peptidelor și proteinelor).

Este principala sursă de reducere a puterii pentru reacțiile enzimatice. În plus, furnizează moleculele necesare pentru reacțiile anabolice și pentru procesele de apărare împotriva stresului oxidativ. Ultima fază a liniei este critică în procesele redox în situații de stres.

faze

Calea de fosfat pentoză constă din două faze în citoplasmă celulară: oxidative, NADPH generând oxidarea glucozei 6-fosfat la riboză-5-fosfat; și una neoxidantă, care implică interconversia zaharurilor de trei, patru, cinci, șase și șapte atomi de carbon.

Această rută prezintă reacții partajate cu ciclul Calvin și cu calea Entner-Doudoroff, care este o alternativă la glicoliza.

Faza oxidativă

Faza de Oxidativ dehidrogenare începe cu o moleculă de glucoză 6-fosfat pe cărbune 1. Această reacție este catalizată de dehidrogenaza de glucoza-6-fosfat, care are o specificitate ridicată pentru NADP+.

Produsul acestei reacții este 6-fosfonoglucono-δ-lactona. Apoi, acest produs este hidrolizat de către enzima lactonază pentru a da 6-fosfogluconat. Ultimul compus este preluat de enzima 6-fosfogluconat dehidrogenază și devine 5-fosfat de ribuloză.

Enzima izomeraza fosfopentoză catalizează etapa finală a fazei oxidative, care implică sinteza 5-fosfatului de riboză prin izomerizarea 5-fosfatului de ribuloză.

Această serie de reacții produce două molecule de NADPH și o moleculă de 5-fosfat de riboză pe moleculă de glucoză 6-fosfat care intră pe această cale enzimatică.

În unele celule, cerințele NADPH sunt mai mari decât cele ale 5-fosfatului de riboză. De aceea, transcetolază și transaldolase enzimele iau riboza 5-fosfat și convertește gliceraldehid 3-fosfat și fructoza 6-fosfat, conducând la faza neoxidativă. Acești ultimii doi compuși pot intra în calea glicolitică.

Faza non-oxidativă

Faza începe cu o reacție de epimerizare catalizată de enzima epimerază pentoză-5-fosfat. Ribulos-5-fosfatul este preluat de această enzimă și transformat în 5-fosfat de xiluloză.

Produsul este preluat de enzima transcetolază care acționează împreună cu pirofosfatul coenzima tiamina (TPP), care catalizează trecerea xilulozo 5-fosfat pentru riboză-5-fosfat. Odată cu transferul de ketoză în aldoză, sunt produse gliceraldehidă-3-fosfat și sedoheptuloză-7-fosfat.

Apoi transaldolase enzima transferă molecula C3 sedoheptulose 7-fosfat pentru gliceraldehid-3-fosfat, care produce un zahar cu patru carbon (eritroza-4-fosfat) și șase carbon (fructoză-6 fosfat). Aceste produse sunt capabile să alimenteze calea glicolitice.

Enzima acționează transcetosala din nou, pentru a transfera o xilulozo C2 5-fosfat la eritroza-4-fosfat, conducând la fructoza 6-fosfat și au ca rezultat gliceraldehid-3-fosfat. Ca și în etapa anterioară, aceste produse pot intra în glicoliză.

Această a doua fază conectează căile care generează NADPH cu cei responsabili pentru sinteza ATP și NADH. În plus, produsele fructoza-6-fosfat și gliceraldehidă-3-fosfat pot intra în gluconeogeneză.

Bolile asociate

Patologiile diferite sunt legate de calea fosfatului de pentoză, între aceste boli neuromusculare și diferite tipuri de cancer.

Majoritatea studiilor clinice se concentrează pe cuantificarea activității glucozei-6-fosfat dehidrogenazei, deoarece este principala enzimă responsabilă pentru reglarea căii.

În celulele sangvine aparținând unor persoane sensibile la anemie, acestea au o activitate enzimatică scăzută a glucozei-6-fosfat dehidrogenazei. Dimpotrivă, liniile celulare legate de carcinoamele din laringe prezintă activitate enzimatică ridicată.

NADPH este implicat în producerea de glutation, o moleculă cheie peptidică în protecția împotriva speciilor reactive de oxigen implicate în stresul oxidativ.

Cancerele conduc la activarea pentozei și a proceselor asociate cu metastaza, angiogeneza si raspunsurile la tratamente de chimioterapie și radioterapie.

Pe de altă parte, boala granulomatoasă cronică se dezvoltă atunci când există o deficiență în producerea de NADPH.

referințe

  1. Berg, J.M., Tymoczko, J.L., Stryer, L (2002). Biochimie. WH Freeman
  2. Konagaya, M., Konagaya, Y., Horikawa, H. și Iida, M. (1990). Calea fosfatului de pentoză în bolile neuromusculare - evaluarea activității glucozei 6-fosfat dehidrogenazei și a conținutului de ARN. Rinsho shinkeigak. Neurologie clinică, 30(10), 1078-1083.
  3. Kowalik, M. A., Columbano, A., & Perra, A. (2017). Rolul emergente al căii fosfatului de pentoză în carcinomul hepatocelular. Frontiere în oncologie, 7, 87.
  4. Patra, K.C., & Hay, N. (2014). Calea fosfatului de pentoză și cancerul. Tendințe în științele biochimice, 39(8), 347-354.
  5. Stincone, A., Prigione, A., Cramer, T., Wamelink, M., Campbell, K., Cheung, E., ... & Keller, M. A. (2015). Întoarcerea metabolismului: biochimia și fiziologia căii fosfatului de pentoză. Recenzii biologice, 90(3), 927-963.
  6. Voet, D., & Voet, J. G. (2013). biochimie. Artmed Publisher.