Pentozės fazių ir susijusių ligų keliai



The pentozių kelias Fosfatas, taip pat žinomas kaip heksozių monofosfato nuokrypis, yra pagrindinis metabolinis kelias, kurio galutinis produktas yra ribosomas, būtinas nukleotidų ir nukleorūgščių sintezės būdams, tokiems kaip DNR, RNR, ATP, NADH, FAD ir koenzimo A.

Jis taip pat gamina NADPH (nikotinamido adenino dinukleotido fosfatą), naudojamą įvairiose fermentinėse reakcijose. Šis maršrutas yra labai dinamiškas ir gali pritaikyti savo gaminius priklausomai nuo momentinių ląstelių poreikių.

ATP (adenozino trifosfatas) yra laikoma ląstelės "energijos valiuta", nes jos hidrolizę galima susieti su įvairiomis biocheminėmis reakcijomis..

Panašiai, NADPH yra antroji esminė energijos valiuta, skirta redukcinei riebalų rūgščių sintezei, cholesterolio sintezei, neurotransmiterių sintezei, fotosintezei ir detoksikacijos reakcijoms..

Nors NADPH ir NADH struktūroje panašūs, biocheminėse reakcijose jie negali būti naudojami pakaitomis. NADPH dalyvauja laisvos energijos naudojime oksiduojant tam tikrus metabolitus redukcinei biosintezei.

Priešingai, NADH dalyvauja panaudojant laisvą energiją iš metabolitų oksidacijos, siekiant sintezuoti ATP.

Indeksas

  • 1 Istorija ir vieta
  • 2 Funkcijos
  • 3 fazės
    • 3.1 Oksidacinė fazė
    • 3.2 Neoksidacinė fazė
  • 4 Susijusios ligos
  • 5 Nuorodos

Istorija ir vieta

Šio maršruto buvimo požymiai prasidėjo 1930 m. Dėka tyrėjui Otto Warburg, kuriam jam priskirtas NADP atradimas+.

Tam tikri stebėjimai leido aptikti maršrutą, ypač kvėpavimo tęsimą, esant glikolizės inhibitoriams, pvz., Fluorido jonui..

Tada 1950 m. Mokslininkai Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann ir Efraim Racker apibūdino pentozės fosfato kelią.

Cholesterolio ir riebalų rūgščių sintezėje dalyvaujantys audiniai, pvz., Pieno liaukos, riebaliniai audiniai ir inkstai, turi didelę pentozės fosfatų fermentų koncentraciją.

Kepenys taip pat yra svarbus audinys šiam keliui: apie 30% gliukozės oksidacijos šiame audinyje atsiranda dėl pentozės fosfato kelio fermentų..

Funkcijos

Pentozės fosfato kelias yra atsakingas už anglies homeostazės palaikymą ląstelėje. Be to, kelias sintezuoja aminorūgščių sintezėje dalyvaujančių nukleotidų ir molekulių (peptidų ir baltymų struktūrinių blokų) pirmtakus..

Tai yra pagrindinis fermentų reakcijų mažinimo šaltinis. Be to, ji suteikia būtinas molekules anabolinėms reakcijoms ir gynybos procesams nuo oksidacinio streso. Paskutinis trasos etapas yra labai svarbus redokso procesams esant stresinėms situacijoms.

Fazės

Pentozės fosfato kelias susideda iš dviejų ląstelių citozolio fazių: oksidacinio, kuris generuoja NADPH su gliukozės-6-fosfato oksidavimu į ribozę-5-fosfatą; ir neoksidacinis, kuris apima trijų, keturių, penkių, šešių ir septynių angliavandenių cukrų konversiją.

Šis maršrutas pateikia bendrą reakciją su Calvin ciklu ir Entner-Doudoroff keliu, kuris yra alternatyva glikolizei.

Oksidacinė fazė

Oksidacinė fazė prasideda nuo gliukozės-6-fosfato molekulės dehidrogenavimo prie anglies 1. Ši reakcija yra katalizuojama gliukozės-6-fosfato dehidrogenazės fermentu, kuriam būdingas didelis NADP specifiškumas.+.

Šios reakcijos produktas yra 6-fosfonoglukono-5-laktonas. Tada šį produktą hidrolizuoja fermentas laktonazė, kad gautų 6-fosfoglukonatą. Pastarasis junginys vartojamas 6-fosfoglukonato dehidrogenazės fermentu ir tampa ribulozės 5-fosfatu..

Fermentas fosfententozės izomerazei katalizuoja paskutinį oksidacinės fazės etapą, kuris apima ribozės 5-fosfato sintezę, izomerizuojant 5-fosfatą..

Ši reakcijų serija sukuria dvi NADPH molekules ir vieną ribozės 5-fosfato molekulę vienai gliukozės 6-fosfato molekulei, kuri patenka į šį fermentinį kelią.

Kai kuriose ląstelėse NADPH reikalavimai yra didesni nei ribozės 5-fosfato reikalavimai. Todėl transketolazės ir transaldolazės fermentai vartoja ribozės 5-fosfatą ir paverčia jį gliceraldehido 3-fosfatu ir fruktozės 6-fosfatu, suteikdami kelią neoksidacijai. Šie du paskutiniai junginiai gali patekti į glikolitinį kelią.

Neoksidacinė fazė

Fazė prasideda epimerizacijos reakcija, katalizuojama fermento pentozės-5-fosfato epimerazės. Ribozės-5-fosfatas yra šio fermento ir paverčiamas ksilulozės-5-fosfatu.

Produktą perima transketolazės fermentas, kuris veikia kartu su tenzino pirofosfatu (TTP), kuris katalizuoja ksilulozės-5-fosfato priskyrimą ribose-5-fosfatui. Perkėlus ketozę į aldozę, gaminamas gliceraldehido-3-fosfatas ir sedoheptulozė-7-fosfatas..

Be to, transaldolazės fermentas C3 perkelia iš sedoheptulozės-7-fosfato molekulės į gliceraldehid-3-fosfatą, kuris gamina keturių anglies cukrų (eritrozę-4-fosfatą) ir šešių anglies cukrų (fruktozę-6). -fosfatas). Šie produktai gali maitinti glikolitinį kelią.

Fermentas transketosala vėl veikia, kad perneštų ksilulozės-5-fosfato C2 į eritrozės-4-fosfatą, todėl susidaro fruktozė-6-fosfatas ir gliceraldehido-3-fosfatas. Kaip ir ankstesniame etape, šie produktai gali patekti į glikolizę.

Šis antrasis etapas jungia kelius, generuojančius NADPH, su tais, kurie atsakingi už ATP ir NADH sintezę. Be to, produktai, kurių sudėtyje yra fruktozės-6-fosfato ir gliceraldehido-3-fosfato, gali patekti į \ t.

Susijusios ligos

Skirtingos patologijos yra susijusios su pentozės fosfato keliu, tarp šių neuromuskulinių ligų ir įvairių vėžio tipų.

Dauguma klinikinių tyrimų yra skirti gliukozės-6-fosfato dehidrogenazės aktyvumo kiekybiniam įvertinimui, nes jis yra pagrindinis fermentas, atsakingas už kelio reguliavimą.

Kraujo ląstelėse, priklausančiose anemijai jautriems asmenims, jie turi mažą gliukozės-6-fosfato dehidrogenazės fermentinį aktyvumą. Priešingai, ląstelėse, susijusiose su gerklų karcinomomis, yra didelis fermentų aktyvumas.

NADPH dalyvauja gaminant glutationą, svarbiausią peptidų molekulę, apsaugančią nuo reaktyviųjų deguonies rūšių, dalyvaujančių oksidaciniame streselyje..

Įvairūs vėžio tipai sukelia pentozės kelio aktyvaciją ir yra susiję su metastazėmis, angiogeneze ir atsakais į chemoterapijos ir radioterapijos gydymą..

Kita vertus, lėtinė granulomatinė liga atsiranda, kai yra NADPH gamybos trūkumas.

Nuorodos

  1. Berg, J. M., Tymoczko, J.L., Stryer, L (2002). Biochemija. WH Freeman
  2. Konagaya, M., Konagaya, Y., Horikawa, H., ir Iida, M. (1990). Pentozės fosfato kelias neuromuskulinių ligų metu - raumenų gliukozės 6-fosfato dehidrogenazės aktyvumo ir RNR kiekio įvertinimas. Rinsho shinkeigak. Klinikinė neurologija, 30(10), 1078-1083.
  3. Kowalik, M.A., Columbano, A., & Perra, A. (2017). Pentozės fosfato kelio atsiradimas hepatoceliulinėje karcinomoje. Onkologijos sienos, 7, 87.
  4. Patra, K. C. ir Hay, N. (2014). Pentozės fosfato kelias ir vėžys. Biocheminių mokslų tendencijos, 39(8), 347-354.
  5. Stincone, A., Prigione, A., Cramer, T., Wamelink, M., Campbell, K., Cheung, E., ... & Keller, M. A. (2015). Metabolizmo grįžimas: pentozės fosfato kelio biochemija ir fiziologija. Biologinės apžvalgos, 90(3), 927-963.
  6. Voet, D., & Voet, J. G. (2013). Biochemija. Atliktas leidėjas.