Pathways of Pentose Phases and Related Diseases



den vägen för pentosen fosfat, även känt som vidarebefordran monofosfat hexoser, är en grundläggande metabolisk väg vars slutprodukt ribosen krävs för de syntesvägar av nukleotider och nukleinsyror, såsom DNA, RNA, ATP, NADH, FAD och koenzym A.

Det producerar också NADPH (nikotinamidadenindinukleotidfosfat), som används i olika enzymatiska reaktioner. Denna väg är väldigt dynamisk och kan anpassa sina produkter beroende på cellernas momenta behov.

ATP (adenosintrifosfat) betraktas som "energivaluta" för cellen, eftersom dess hydrolys kan kopplas till ett brett spektrum av biokemiska reaktioner.

På liknande sätt är en andra NADPH som krävs för reduktiv syntes av fettsyror, kolesterolsyntes, neurotransmitter syntes, fotosyntes och avgiftning reaktioner energi valuta, inklusive.

Även om NADPH och NADH är lika i struktur, kan de inte användas utbytbart i biokemiska reaktioner. NADPH deltar i användningen av fri energi vid oxidation av vissa metaboliter för reduktiv biosyntes.

Däremot är NADH involverad i användningen av fri energi från oxidation av metaboliter för att syntetisera ATP.

index

  • 1 Historia och plats
  • 2 funktioner
  • 3 faser
    • 3.1 Oxidativ fas
    • 3.2 icke-oxidativ fas
  • 4 relaterade sjukdomar
  • 5 referenser

Historia och plats

Angivandena om förekomsten av denna rutt började år 1930 tack vare utredaren Otto Warburg, till vilken upptäckten av NADP tillskrivs honom+.

Vissa observationer gjorde det möjligt att upptäcka rutten, särskilt fortsättningen av andning i närvaro av glykolyshämmare, såsom fluoridjonen.

Därefter beskrev forskare Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann och Efraim Racker 1950 pentosfosfatvägen.

Vävnaderna är involverade i syntesen av kolesterol och fettsyror, såsom mjölkkörtlar, fettvävnad och njurar har höga koncentrationer av enzymer pentos fosfat.

Levern är också en viktig vävnad för denna väg: cirka 30% av oxidationen av glukos i denna vävnad sker tack vare enzymerna i pentosfosfatvägen.

funktioner

Pentosfosfatvägen är ansvarig för att upprätthålla kolost homeostas i cellen. På samma sätt syntetiserar vägen prekursorerna av nukleotider och molekyler som är involverade i syntesen av aminosyror (strukturella block av peptider och proteiner).

Det är den främsta källan till att minska kraften för enzymatiska reaktioner. Dessutom ger den nödvändiga molekylerna för anabola reaktioner och för försvarsprocesser mot oxidativ stress. Spårets sista fas är kritisk i redoxprocesser under stresssituationer.

faser

Pentosfosfatvägen består av två faser i cellcytosolen: oxidativ, NADPH genererande oxidationen av glukos 6-fosfat till ribos-5-fosfat; och en icke-oxidativ, som innebär omvandling av sockerarter tre, fyra, fem, sex och sju kolatomer.

Denna rutt presenterar delade reaktioner med Calvin-cykeln och med Entner-Doudoroff-vägen, vilket är ett alternativ till glykolys.

Oxidativ fas

Oxidativ dehydrogenering fasen börjar med en molekyl glukos 6-fosfat på kol 1. Denna reaktion katalyseras av enzymet glukos-6-fosfatdehydrogenas, som har en hög specificitet för NADP+.

Produkten av denna reaktion är 6-fosfonoglukono-5-lakton. Sedan hydrolyseras denna produkt av enzymet laktonas för att ge 6-fosfoglukonat. Den senare föreningen tas av enzymet 6-fosfoglukonatdehydrogenas och blir ribulos-5-fosfat.

Fosfopentosa isomeras-enzym katalyserar det slutliga steget av den oxidativa fasen, som innefattar syntes av ribos 5-fosfat genom isomerisering av ribulos 5-fosfat.

Denna serie reaktioner producerar två molekyler NADPH och en molekyl ribos 5-fosfat per molekyl glukos 6-fosfat som kommer in i denna enzymatiska väg.

I vissa celler är NADPH-kraven större än de för ribos-5-fosfat. Därför transketolase och transaldolas enzymerna ta ribos 5-fosfat och omvandlar glyceraldehyd 3-fosfat och fruktos 6-fosfat, vilket leder till icke-oxidativ fas. Dessa sista två föreningarna kan komma in i glykolytisk vägen.

Icke-oxidativ fas

Fasen börjar med en epimeriseringsreaktion katalyserad av enzymet pentos-5-fosfat-epimeras. Ribulos-5-fosfat tas av detta enzym och omvandlas till xylulos-5-fosfat.

Produkten tas av transketolase enzym som agerar tillsammans med koenzym tiaminpyrofosfat (TPP) som katalyserar passagen av xylulos 5-fosfat till ribos-5-fosfat. Med överföringen av ketos till aldos produceras glyceraldehyd-3-fosfat och sedoheptulos-7-fosfat.

Sedan transaldolas enzym överför C3-molekylen sedoheptulos 7-fosfat till glyceraldehyd-3-fosfat, som producerar en fyra-kol-socker (erytros-4-fosfat) och en sex-kol (fruktos-6 -fosfat). Dessa produkter kan mata glykolytiska vägen.

Enzymet verkar transcetosala igen för att överföra en C2 xylulos 5-fosfat till erytros-4-fosfat, vilket leder till fruktos 6-fosfat och resultera glyceraldehyd-3-fosfat. Som i föregående steg kan dessa produkter ingå i glykolys.

Denna andra fas kopplar samman de vägar som genererar NADPH med de som ansvarar för att syntetisera ATP och NADH. Dessutom kan produkterna fruktos-6-fosfat och glyceraldehyd-3-fosfat komma in i glukoneogenesen.

Relaterade sjukdomar

Olika patologier är relaterade till vägen för pentosfosfat, mellan dessa neuromuskulära sjukdomar och olika typer av cancer.

De flesta kliniska studierna fokuserar på att kvantifiera aktiviteten av glukos-6-fosfat dehydrogenas, eftersom det är det huvudsakliga enzymet som ansvarar för att reglera vägen.

I blodcellerna som hör till personer som är mottagliga för anemi har de en låg enzymatisk aktivitet av glukos-6-fosfat dehydrogenas. Däremot uppvisar cellinjer relaterade till karcinom i struphuvudet hög enzymaktivitet.

NADPH är involverad i framställning av glutation, en nyckelpeptidmolekyl i skyddet mot reaktiva syrearter, involverade i oxidativ stress.

Cancer leder till aktiveringen av pentos och processer förknippade med metastas, angiogenes och svar på behandlingar av kemoterapi och strålbehandling.

Å andra sidan utvecklas kronisk granulomatös sjukdom när det finns brist i produktionen av NADPH.

referenser

  1. Berg, J.M., Tymoczko, J. L., Stryer, L (2002). biokemi. WH Freeman
  2. Konagaya, M., Konagaya, Y., Horikawa, H., & Iida, M. (1990). Pentosfosfatvägen i neuromuskulära sjukdomar - utvärdering av 6-fosfatdehydrogenasaktivitet och muskelslukosaktivitet och RNA-innehåll. Rinsho shinkeigak. Klinisk neurologi, 30(10), 1078-1083.
  3. Kowalik, M. A., Columbano, A., & Perra, A. (2017). Uppkomsten av pentosfosfatvägen i hepatocellulärt karcinom. Gränser i onkologi, 7, 87.
  4. Patra, K. C., & Hay, N. (2014). Pentosfosfatvägen och cancer. Trender i biokemiska vetenskaper, 39(8), 347-354.
  5. Stincone, A., Prigione, A., Cramer, T., Wamelink, M., Campbell, K., Cheung, E., ... & Keller, M. A. (2015). Återkomsten av metabolism: biokemi och fysiologi av pentosfosfatvägen. Biologiska recensioner, 90(3), 927-963.
  6. Voet, D., & Voet, J.G. (2013). biokemi. Artmed Publisher.