Veje til Pentose-faser og relaterede sygdomme

2890
David Holt

Det måde af pentoser Phosphat, også kendt som hexose-monophosphat-afledning, er en grundlæggende metabolisk vej, hvis slutprodukt er riboser, nødvendigt for nukleotid- og nukleinsyresynteseveje, såsom DNA, RNA, ATP, NADH, FAD og coenzym A.

Det producerer også NADPH (nicotinamidadenindinukleotidphosphat), der anvendes i forskellige enzymatiske reaktioner. Denne vej er meget dynamisk og i stand til at tilpasse sine produkter afhængigt af cellernes øjeblikkelige behov..

ATP (adenosintriphosphat) betragtes som "energivalutaen" for cellen, fordi dens hydrolyse kan kobles til en lang række biokemiske reaktioner..

På samme måde er NADPH en vigtig anden energivaluta til reduktiv syntese af fedtsyrer, kolesterolsyntese, neurotransmitter-syntese, fotosyntese og afgiftningsreaktioner, blandt andre..

Selvom NADPH og NADH har samme struktur, kan de ikke bruges ombytteligt i biokemiske reaktioner. NADPH deltager i brugen af ​​fri energi i oxidationen af ​​visse metabolitter til reduktiv biosyntese.

I modsætning hertil er NADH involveret i brugen af ​​fri energi fra oxidationen af ​​metabolitter til syntese af ATP..

Artikelindeks

  • 1 Historie og placering
  • 2 funktioner
  • 3 faser
    • 3.1 oxidativ fase
    • 3.2 Ikke-oxidativ fase
  • 4 Relaterede sygdomme
  • 5 Referencer

Historie og placering

Indikationerne for eksistensen af ​​denne vej begyndte i 1930 takket være forskeren Otto Warburg, der krediteres opdagelsen af ​​NADP+.

Visse observationer tillod opdagelsen af ​​vejen, især fortsættelsen af ​​åndedrættet i nærværelse af glykolysehæmmere, såsom fluoridionen..

I 1950 beskrev forskerne Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann og Efraim Racker pentose-fosfatvejen.

Væv, der er involveret i syntesen af ​​kolesterol og fedtsyrer, såsom brystkirtler, fedtvæv og nyrer, har høje koncentrationer af pentose-phosphat-enzymer..

Leveren er også et vigtigt væv til denne vej: ca. 30% af glukoseoxidationen i dette væv opstår takket være enzymerne i pentose-phosphatvejen..

Funktioner

Pentose-phosphatvejen er ansvarlig for at opretholde kulstofhomeostase i cellen. Ligeledes syntetiserer vejen forløberne for nukleotider og molekyler, der er involveret i syntesen af ​​aminosyrer (byggestenene til peptider og proteiner)..

Det er den vigtigste kilde til at reducere kraften til enzymatiske reaktioner. Derudover tilvejebringer det de molekyler, der er nødvendige for anabolske reaktioner og til forsvarsprocesser mod oxidativ stress. Den sidste fase af vejen er kritisk i redox-processer under stresssituationer.

Faser

Pentose-phosphatvejen består af to faser i cellecytosolen: en oxidativ, der genererer NADPH med oxidationen af ​​glucose-6-phosphat til ribose-5-phosphat; og en ikke-oxidativ, som involverer interkonvertering af sukker med tre, fire, fem, seks og syv carbonatomer.

Denne rute præsenterer reaktioner, der deles med Calvin-cyklussen og med Entner-Doudoroff-stien, som er et alternativ til glykolyse..

Oxidativ fase

Den oxidative fase begynder med dehydrogenering af glucose-6-phosphatmolekylet ved kulstof 1. Denne reaktion katalyseres af enzymet glucose-6-phosphatdehydrogenase, som har en høj specificitet for NADP+.

Produktet fra denne reaktion er 6-phosphonoglucono-δ-lacton. Dette produkt hydrolyseres derefter af enzymet lactonase til opnåelse af 6-phosphogluconat. Denne sidste forbindelse optages af enzymet 6-phosphogluconate dehydrogenase og bliver til ribulose 5-phosphat.

Enzymet phosphopentose-isomerase katalyserer det sidste trin i den oxidative fase, som involverer syntese af ribose 5-phosphat ved isomerisering af ribulose 5-phosphat.

Denne række reaktioner producerer to molekyler NADPH og et molekyle ribose 5-phosphat for hvert molekyle glucose 6-phosphat, der kommer ind i denne enzymatiske vej..

I nogle celler er kravene til NADPH større end kravene til ribose 5-phosphat. Derfor tager enzymerne transketolase og transaldolase ribose 5-phosphat og omdanner det til glyceraldehyd-3-phosphat og fructose 6-phosphat, hvilket giver plads til den ikke-oxidative fase. Disse sidste to forbindelser kan komme ind i den glykolytiske vej.

Ikke-oxidativ fase

Fasen begynder med en epimeriseringsreaktion katalyseret af enzymet pentose-5-phosphatepimerase. Ribulose-5-phosphat optages af dette enzym og omdannes til xylulose-5-phosphat.

Produktet optages af enzymet transketolase, der virker sammen med coenzym thiaminpyrophosphat (TTP), som katalyserer passagen af ​​xylulose-5-phosphat til ribose-5-phosphat. Ved overførsel af ketose til aldose produceres glyceraldehyd-3-phosphat og sedoheptulose-7-phosphat.

Enzymet transaldolase overfører derefter C3 fra sedoheptulose-7-phosphatmolekylet til glyceraldehyd-3-phosphat, hvorved der produceres et sukker med fire carbon (erythrose-4-phosphat) og et sukker med seks carbon (fruktose-6-phosphat). Disse produkter er i stand til at fodre den glykolytiske vej.

Enzymet transketosala virker igen til at overføre en C2 fra xylulose-5-phosphat til erythrose-4-phosphat, hvilket resulterer i fruktose-6-phosphat og glyceraldehyd-3-phosphat. Som i det foregående trin kan disse produkter komme ind i glykolyse.

Denne anden fase forbinder de stier, der genererer NADPH, med dem, der er ansvarlige for at syntetisere ATP og NADH. Derudover kan produkterne fructose-6-phosphat og glyceraldehyd-3-phosphat komme ind i gluconeogenese..

Relaterede sygdomme

Forskellige patologier er relateret til pentose-phosphatvejen mellem disse neuromuskulære sygdomme og forskellige typer kræft.

De fleste kliniske studier fokuserer på at kvantificere aktiviteten af ​​glucose-6-phosphatdehydrogenase, fordi det er det vigtigste enzym, der har ansvaret for at regulere vejen.

I blodlegemer, der tilhører individer, der er modtagelige for anæmi, udviser de en lav enzymatisk aktivitet af glucose-6-phosphatdehydrogenase. I modsætning hertil udviser cellelinier relateret til carcinomer i strubehovedet høj enzymaktivitet..

NADPH er involveret i produktionen af ​​glutathion, et nøglepeptidmolekyle til beskyttelse mod reaktive iltarter, involveret i oxidativ stress.

Forskellige typer kræft fører til aktivering af pentosevejen, og det er forbundet med metastaser, angiogenese og reaktioner på kemoterapi og strålebehandling..

På den anden side udvikler kronisk granulomatøs sygdom, når der er en mangel i produktionen af ​​NADPH.

Referencer

  1. Berg, J. M., Tymoczko, J. L., Stryer, L (2002). Biokemi. WH Freeman
  2. Konagaya, M., Konagaya, Y., Horikawa, H., & Iida, M. (1990). Pentose-phosphatvej i neuromuskulære sygdomme - evaluering af muskelglukose-6-phosphatdehydrogenase-aktivitet og RNA-indhold. Rinsho shinkeigak. Klinisk neurologi, 30(10), 1078-1083.
  3. Kowalik, M. A., Columbano, A., & Perra, A. (2017). Den nye rolle i pentose-phosphatvejen i hepatocellulært carcinom. Grænser inden for onkologi, 7, 87.
  4. Patra, K. C., & Hay, N. (2014). Pentose-phosphatvejen og kræft. Tendenser inden for biokemiske videnskaber, 39(8), 347-354.
  5. Stincone, A., Prigione, A., Cramer, T., Wamelink, M., Campbell, K., Cheung, E.,… & Keller, M. A. (2015). Metabolismens tilbagevenden: biokemi og fysiologi af pentose-phosphatvejen. Biologiske anmeldelser, 90(3), 927-963.
  6. Voet, D., og Voet, J. G. (2013). Biokemi. Artmed Editor.

Endnu ingen kommentarer