Pentozne faze in sorodne bolezni



The poti pentoz Fosfat, znan tudi kot odstopanje heksoznega monofosfata, je temeljna presnovna pot, ki ima ribosome kot končni produkt, ki je nujen za poti sinteze nukleotidov in nukleinskih kislin, kot so DNA, RNA, ATP, NADH, FAD in koencim A.

Proizvaja tudi NADPH (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat), ki se uporablja v različnih encimskih reakcijah. Ta pot je zelo dinamična in sposobna prilagoditi svoje izdelke glede na trenutne potrebe celic.

ATP (adenozin trifosfat) se šteje za "energijsko valuto" celice, ker se lahko njena hidroliza poveže s širokim spektrom biokemičnih reakcij..

Na enak način je NADPH druga pomembna energijska valuta za reduktivno sintezo maščobnih kislin, sintezo holesterola, sintezo nevrotransmiterjev, fotosintezo in detoksikacijske reakcije..

Čeprav sta NADPH in NADH po strukturi podobna, ju v biokemičnih reakcijah ni mogoče zamenjati. NADPH sodeluje pri uporabi proste energije pri oksidaciji določenih metabolitov za reduktivno biosintezo.

Nasprotno, NADH sodeluje pri uporabi proste energije iz oksidacije metabolitov za sintezo ATP.

Indeks

  • 1 Zgodovina in lokacija
  • 2 Funkcije
  • 3 faze
    • 3.1 Oksidacijska faza
    • 3.2 Neoksidacijska faza
  • 4 S tem povezane bolezni
  • 5 Reference

Zgodovina in lokacija

Podatki o obstoju te poti so se začeli leta 1930 zahvaljujoč raziskovalcu Ottu Warburgu, ki mu je bilo pripisano odkritje NADP.+.

Nekatera opazovanja so omogočila odkritje poti, zlasti nadaljevanje dihanja v prisotnosti inhibitorjev glikolize, kot je fluoridni ion..

Leta 1950 so znanstveniki Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann in Efraim Racker opisali pot pentoznega fosfata..

Tkiva, ki sodelujejo pri sintezi holesterola in maščobnih kislin, kot so mlečne žleze, maščobno tkivo in ledvice, imajo visoke koncentracije pentoznih fosfatnih encimov..

Jetra so prav tako pomembno tkivo za to pot: približno 30% oksidacije glukoze v tem tkivu se pojavi zaradi encimov poti pentozne fosfate..

Funkcije

Pentozna fosfatna pot je odgovorna za vzdrževanje homeostaze ogljika v celici. Prav tako pot sintetizira prekurzorje nukleotidov in molekul, ki sodelujejo pri sintezi aminokislin (strukturnih blokov peptidov in proteinov)..

Je glavni vir zmanjšanja moči za encimske reakcije. Poleg tega zagotavlja potrebne molekule za anabolične reakcije in za obrambne procese proti oksidativnemu stresu. Zadnja faza proge je kritična pri redoks procesih v stresnih situacijah.

Faze

Pot pentoznega fosfata je sestavljena iz dveh faz v celičnem citosolu: oksidativne, ki generira NADPH z oksidacijo glukoza-6-fosfata v riboz-5-fosfat; in neoksidativno, ki vključuje medsebojno pretvorbo sladkorjev treh, štirih, petih, šestih in sedmih ogljikovih \ t.

Ta pot predstavlja skupne reakcije s Calvinovim ciklom in potjo Entner-Doudoroff, ki je alternativa glikolizi..

Oksidacijska faza

Oksidacijska faza se začne z dehidrogeniranjem molekule glukoze-6-fosfata na ogljiku 1. To reakcijo katalizira encim glukoza-6-fosfat dehidrogenaza, ki ima visoko specifičnost z NADP+.

Produkt te reakcije je 6-fosfonoglukono-5-lakton. Nato ta produkt hidrolizira encim laktonaza, da dobimo 6-fosfoglukonat. Slednjo spojino vzame encim 6-fosfoglukonat dehidrogenaza in postane ribuloza 5-fosfat.

Encim fosfopentoza izomeraza katalizira končni korak oksidativne faze, ki vključuje sintezo riboz 5-fosfata z izomerizacijo ribuloze 5-fosfata.

Ta serija reakcij proizvaja dve molekuli NADPH in eno molekulo riboz 5-fosfata na molekulo glukoze 6-fosfata, ki vstopi v to encimsko pot.

V nekaterih celicah so zahteve NADPH večje od zahtev za riboz 5-fosfat. Zato encimi transketolaze in transaldolaze vzamejo ribose 5-fosfat in ga pretvorijo v gliceraldehid 3-fosfat in fruktozo 6-fosfat, pri čemer se umakne neoksidacijska faza. Te zadnje dve spojini lahko vstopita v glikolitično pot.

Neoksidacijska faza

Faza se začne z reakcijo epimerizacije, ki jo katalizira encim pentoza-5-fosfat epimeraza. Ta encim vzame ribuloz-5-fosfat in ga pretvorimo v ksilulozo-5-fosfat.

Produkt prevzame encim transketolaze, ki deluje skupaj s koencimom tiamin pirofosfatom (TTP), ki katalizira prehod ksiluloze-5-fosfata v ribose-5-fosfat. S prenosom ketoze v aldozo nastajajo gliceraldehid-3-fosfat in sedoheptuloza-7-fosfat..

Nadalje, encim transaldolaze prenese C3 iz molekule sedoheptuloza-7-fosfata v gliceraldehid-3-fosfat, ki proizvaja štiri-ogljikov sladkor (eritrozo-4-fosfat) in šest-ogljikov sladkor (fruktoza-6). -fosfat). Ti izdelki lahko hranijo glikolitično pot.

Enzim transketosala ponovno deluje, da prenese C2 ksiluloze-5-fosfata v eritrozo-4-fosfat, kar povzroči fruktoza-6-fosfat in gliceraldehid-3-fosfat. Kot v prejšnjem koraku lahko ti izdelki vstopijo v glikolizo.

Ta druga faza povezuje poti, ki ustvarjajo NADPH, s tistimi, ki so odgovorni za sintezo ATP in NADH. Poleg tega lahko proizvodi, ki vsebujejo fruktozo-6-fosfat in gliceraldehid-3-fosfat, vstopijo v glukoneogenezo.

Sorodne bolezni

Različne patologije so povezane s potjo pentoznega fosfata, med temi živčno-mišičnimi boleznimi in različnimi vrstami raka.

Večina kliničnih študij se osredotoča na količinsko opredelitev aktivnosti glukoza-6-fosfat dehidrogenaze, ker je glavni encim, odgovoren za regulacijo poti..

V krvnih celicah, ki pripadajo posameznikom, dovzetnim za anemijo, imajo nizko encimsko aktivnost glukoza-6-fosfat dehidrogenaze. Nasprotno, celične linije, povezane z karcinomom v grlu, kažejo visoko encimsko aktivnost.

NADPH sodeluje pri proizvodnji glutationa, ključne peptidne molekule pri zaščiti pred reaktivnimi kisikovimi vrstami, ki sodelujejo pri oksidativnem stresu.

Različne vrste raka vodijo do aktivacije pentozne poti in so povezane z metastazami, angiogenezo in odzivi na zdravljenje s kemoterapijo in radioterapijo..

Po drugi strani se kronična granulomatozna bolezen razvije, kadar pri proizvodnji NADPH pride do pomanjkanja.

Reference

  1. Berg, J.M., Tymoczko, J.L., Stryer, L (2002). Biokemija. WH Freeman
  2. Konagaya, M., Konagaya, Y., Horikawa, H., in Iida, M. (1990). Pentoza fosfatna pot pri nevromuskularnih boleznih - ocena aktivnosti mišične glukoze 6-fosfat dehidrogenaze in vsebnosti RNA. Rinsho shinkeigak. Klinična nevrologija, 30(10), 1078-1083.
  3. Kowalik, M.A., Columbano, A., & Perra, A. (2017). Nastajajoča vloga poti pentoznega fosfata pri hepatocelularnem karcinomu. Meje v onkologiji, 7, 87.
  4. Patra, K. C., & Hay, N. (2014). Pot pentoznega fosfata in rak. Trendi v biokemijskih znanostih, 39(8), 347-354.
  5. Stincone, A., Prigione, A., Cramer, T., Wamelink, M., Campbell, K., Cheung, E., ... & Keller, M.A. (2015). Povratek metabolizma: biokemija in fiziologija pentozne fosfatne poti. Biološke ocene, 90(3), 927-963.
  6. Voet, D., & Voet, J.G. (2013). Biokemija. Artmed Publisher.