Udio:
Pentozne faze i srodne bolesti
put pentoza Fosfat, također poznat kao odstupanje heksoze monofosfata, temeljni je metabolički put koji ima ribosome kao konačni proizvod, potreban za puteve sinteze nukleotida i nukleinskih kiselina, kao što su DNA, RNA, ATP, NADH, FAD i koenzim A.
Također proizvodi NADPH (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat), koji se koristi u različitim enzimskim reakcijama. Ova je ruta vrlo dinamična i sposobna je prilagoditi svoje proizvode ovisno o trenutačnim potrebama stanica.
ATP (adenozin trifosfat) se smatra "energetskom valutom" stanice, jer se njezina hidroliza može povezati s širokim rasponom biokemijskih reakcija..
Na isti način, NADPH je druga bitna energetska valuta za reduktivnu sintezu masnih kiselina, sintezu kolesterola, sintezu neurotransmitera, fotosintezu i detoksikacijske reakcije, među ostalima..
Iako su NADPH i NADH slične u strukturi, ne mogu se međusobno zamjenjivati u biokemijskim reakcijama. NADPH sudjeluje u korištenju slobodne energije u oksidaciji određenih metabolita za reduktivnu biosintezu.
Nasuprot tome, NADH je uključen u korištenje slobodne energije iz oksidacije metabolita za sintezu ATP.
indeks
- 1 Povijest i mjesto
- 2 Funkcije
- 3 faze
- 3.1 Oksidacijska faza
- 3.2 Neoksidacijska faza
- 4 Srodne bolesti
- 5 Reference
Povijest i mjesto
Indikacije o postojanju ove rute započele su 1930. godine zahvaljujući istraživaču Ottu Warburgu, kojem se pripisuje otkriće NADP-a+.
Određena opažanja omogućila su otkriće puta, osobito nastavak disanja u prisutnosti inhibitora glikolize, kao što je ion fluora.
Tada su 1950. znanstvenici Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann i Efraim Racker opisali put pentoznog fosfata.
Tkiva uključena u sintezu kolesterola i masnih kiselina, kao što su mliječne žlijezde, masno tkivo i bubrezi, imaju visoke koncentracije enzima pentoznih fosfata.
Jetra je također važno tkivo za ovaj put: oko 30% oksidacije glukoze u ovom tkivu događa se zahvaljujući enzimima pentoznog fosfatnog puta.
funkcije
Put pentoznog fosfata je odgovoran za održavanje homeostaze ugljika u stanici. Isto tako, put sintetizira prekursore nukleotida i molekula uključenih u sintezu aminokiselina (strukturni blokovi peptida i proteina).
To je glavni izvor smanjenja snage za enzimatske reakcije. Osim toga, on osigurava potrebne molekule za anaboličke reakcije i za obrambene procese protiv oksidativnog stresa. Posljednja faza staze je kritična u redoks procesima u stresnim situacijama.
faze
Put pentoznog fosfata sastoji se od dvije faze u staničnom citosolu: oksidativnog, koji generira NADPH s oksidacijom glukoza-6-fosfata u ribose-5-fosfat; i neoksidativno, što uključuje interkonverziju šećera od tri, četiri, pet, šest i sedam ugljika.
Ova ruta predstavlja zajedničke reakcije s Calvinovim ciklusom i Entner-Doudoroff puteljkom, koja je alternativa glikolizi.
Oksidacijska faza
Oksidacijska faza započinje dehidrogenacijom molekule glukoza-6-fosfata na ugljiku 1. Ova reakcija katalizirana je enzimom glukoza-6-fosfat-dehidrogenaza, koji ima visoku specifičnost prema NADP-u.+.
Produkt ove reakcije je 6-fosfonoglukono-5-lakton. Zatim se ovaj proizvod hidrolizira enzimom laktonazom, čime se dobije 6-fosfoglukonat. Posljednji spoj uzima enzim 6-fosfoglukonat dehidrogenaza i postaje ribuloza 5-fosfat.
Enzim fosfopentoza izomeraza katalizira završni korak oksidacijske faze, koja uključuje sintezu riboz 5-fosfata izomerizacijom ribuloze 5-fosfata.
Ovaj niz reakcija proizvodi dvije molekule NADPH i jednu molekulu riboze 5-fosfata po molekuli glukoze 6-fosfata koja ulazi u ovaj enzimatski put.
U nekim stanicama, zahtjevi NADPH su veći od onih u ribozi 5-fosfata. Stoga, transketolazni i transaldolazni enzimi uzimaju ribozu 5-fosfat i pretvaraju ga u gliceraldehid 3-fosfat i fruktozu 6-fosfat, dajući mjesto neoksidativnoj fazi. Ova posljednja dva spoja mogu ući u glikolitički put.
Neoksidativna faza
Faza započinje reakcijom epimerizacije koja je katalizirana enzimom pentoza-5-fosfatna epimeraza. Ovaj enzim uzima ribuloz-5-fosfat i pretvara se u ksiluloza-5-fosfat.
Proizvod je prihvaćen od enzima transketolaze koji djeluje zajedno s koenzimom tiamin pirofosfatom (TTP), koji katalizira prolaz ksiluloze-5-fosfata u riboz-5-fosfat. Uz prijenos ketoze u aldozu nastaju gliceraldehid-3-fosfat i sedoheptulose-7-fosfat.
Zatim, enzim transaldolaza prenosi C3 iz molekule sedoheptuloza-7-fosfata u gliceraldehid-3-fosfat, koji proizvodi šećer s četiri ugljika (eritroz-4-fosfat) i šećer od šest ugljika (fruktoza-6). fosfata). Ovi proizvodi su sposobni hraniti glikolitički put.
Enzim transketosala ponovno djeluje na prijenos C2 ksiluloze-5-fosfata u eritrozu-4-fosfat, što rezultira fruktoza-6-fosfatom i gliceraldehid-3-fosfatom. Kao iu prethodnom koraku, ovi proizvodi mogu ući u glikolizu.
Ova druga faza povezuje puteve koji generiraju NADPH s onima koji su odgovorni za sintezu ATP i NADH. Osim toga, proizvodi fruktoza-6-fosfat i gliceraldehid-3-fosfat mogu ući u glukoneogenezu.
Srodne bolesti
Različite patologije povezane su s putom pentoznog fosfata, između tih neuromuskularnih bolesti i različitih vrsta raka.
Većina kliničkih studija usredotočena je na kvantificiranje aktivnosti glukoza-6-fosfat dehidrogenaze, jer je glavni enzim odgovoran za regulaciju puta.
U krvnim stanicama koje pripadaju pojedincima osjetljivim na anemiju, oni imaju nisku enzimsku aktivnost glukoza-6-fosfat dehidrogenaze. Nasuprot tome, stanične linije povezane s karcinomima grkljana pokazuju visoku enzimsku aktivnost.
NADPH je uključen u proizvodnju glutationa, ključne peptidne molekule u zaštiti od reaktivnih kisikovih vrsta, uključenih u oksidativni stres.
Različiti tipovi raka dovode do aktivacije pentoznog puta i povezani su s metastazama, angiogenezom i odgovorima na kemoterapiju i radioterapijske tretmane.
S druge strane, kronična granulomatozna bolest se razvija kada postoji nedostatak u proizvodnji NADPH.
reference
- Berg, J.M., Tymoczko, J.L., Stryer, L (2002). biokemija. WH Freeman
- Konagaya, M., Konagaya, Y., Horikawa, H., i Iida, M. (1990). Put pentoznog fosfata u neuromuskularnim bolestima - procjena aktivnosti glukoze 6-fosfat dehidrogenaze u mišićima i sadržaja RNA. Rinsho shinkeigak. Klinička neurologija, 30(10), 1078-1083.
- Kowalik, M.A., Columbano, A., & Perra, A. (2017). Pojava pentoznog fosfata u hepatocelularnom karcinomu. Granice u onkologiji, 7, 87.
- Patra, K.C. i Hay, N. (2014). Put pentoznog fosfata i rak. Trendovi u biokemijskim znanostima, 39(8), 347-354.
- Stincone, A., Prigione, A., Cramer, T., Wamelink, M., Campbell, K., Cheung, E., ... i Keller, M.A. (2015). Povratak metabolizma: biokemija i fiziologija puta pentoznog fosfata. Biološki pregledi, 90(3), 927-963.
- Voet, D., & Voet, J.G. (2013). biokemija. Artmed Izdavač.