Cesty fází póza a souvisejících nemocí

1760
Alexander Pearson

The způsob pentóz Fosfát, také známý jako derivace hexosy monofosfátu, je základní metabolická cesta, jejíž konečným produktem jsou ribózy, nezbytné pro syntézu nukleotidů a nukleových kyselin, jako je DNA, RNA, ATP, NADH, FAD a koenzym A.

Produkuje také NADPH (nikotinamid adenin dinukleotid fosfát), používaný při různých enzymatických reakcích. Tato cesta je velmi dynamická a je schopná přizpůsobit své produkty v závislosti na okamžitých potřebách buněk..

ATP (adenosintrifosfát) je považován za „energetickou měnu“ buňky, protože jeho hydrolýza může být spojena s celou řadou biochemických reakcí..

Stejně tak je NADPH nezbytnou měnou druhé energetické energie pro redukční syntézu mastných kyselin, syntézu cholesterolu, syntézu neurotransmiterů, fotosyntézu a detoxikační reakce..

Ačkoli NADPH a NADH mají podobnou strukturu, nelze je použít zaměnitelně v biochemických reakcích. NADPH se podílí na využití volné energie při oxidaci určitých metabolitů pro redukční biosyntézu.

Naproti tomu NADH se podílí na využívání volné energie z oxidace metabolitů k syntéze ATP..

Rejstřík článků

  • 1 Historie a umístění
  • 2 funkce
  • 3 fáze
    • 3,1 oxidační fáze
    • 3.2 Neoxidační fáze
  • 4 Související nemoci
  • 5 Reference

Historie a umístění

Náznaky existence této cesty začaly v roce 1930 díky výzkumníkovi Otto Warburgovi, který se zasloužil o objev NADP+.

Některá pozorování umožnila objevení cesty, zejména pokračování dýchání v přítomnosti inhibitorů glykolýzy, jako je fluoridový iont..

Poté v roce 1950 popsali vědci Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann a Efraim Racker pentosovou fosfátovou cestu.

Tkáně podílející se na syntéze cholesterolu a mastných kyselin, jako jsou mléčné žlázy, tuková tkáň a ledviny, mají vysoké koncentrace enzymů pentózofosfátu..

Játra jsou také důležitou tkání pro tuto cestu: přibližně 30% oxidace glukózy v této tkáni nastává díky enzymům pentózo-fosfátové dráhy..

Funkce

Dráha fosfátu pentózy je zodpovědná za udržování uhlíkové homeostázy v buňce. Podobně dráha syntetizuje prekurzory nukleotidů a molekul podílejících se na syntéze aminokyselin (stavební kameny peptidů a proteinů)..

Je hlavním zdrojem snížení energie pro enzymatické reakce. Kromě toho poskytuje molekuly nezbytné pro anabolické reakce a pro obranné procesy proti oxidačnímu stresu. Poslední fáze dráhy je kritická v redoxních procesech ve stresových situacích.

Fáze

Cesta pentózo-fosfátu sestává ze dvou fází v buněčném cytosolu: oxidační, která generuje NADPH s oxidací glukóza-6-fosfátu na ribóza-5-fosfát; a neoxidační, který zahrnuje přeměnu cukrů se třemi, čtyřmi, pěti, šesti a sedmi uhlíky.

Tato cesta představuje reakce sdílené s Calvinovým cyklem as Entner-Doudoroffovou cestou, která je alternativou ke glykolýze..

Oxidační fáze

Oxidační fáze začíná dehydrogenací molekuly glukózy-6-fosfátu na uhlíku 1. Tato reakce je katalyzována enzymem glukóza-6-fosfátdehydrogenázou, který má vysokou specificitu pro NADP+.

Produktem této reakce je 6-fosfonoglukon-5-lakton. Tento produkt se poté hydrolyzuje enzymem laktonázou za vzniku 6-fosfoglukonátu. Tato poslední sloučenina je absorbována enzymem 6-fosfoglukonátdehydrogenázou a stává se z ní ribulóza-5-fosfát.

Enzym fosfopentózo-izomeráza katalyzuje poslední krok oxidační fáze, která zahrnuje syntézu ribóza-5-fosfátu izomerací ribulóza-5-fosfátu.

Tato série reakcí produkuje dvě molekuly NADPH a jednu molekulu 5-fosfátu ribózy pro každou molekulu 6-fosfátu glukózy, která vstupuje do této enzymatické dráhy..

V některých buňkách jsou požadavky na NADPH vyšší než požadavky na ribóza-5-fosfát. Enzymy transketolasa a transaldoláza proto berou 5-fosfát ribózy a přeměňují ji na glyceraldehyd 3-fosfát a fruktózu 6-fosfát, čímž ustupují neoxidační fázi. Tyto poslední dvě sloučeniny mohou vstoupit do glykolytické dráhy.

Neoxidační fáze

Fáze začíná epimerizační reakcí katalyzovanou enzymem pentóza-5-fosfátová epimeráza. Ribulóza-5-fosfát je absorbován tímto enzymem a přeměněn na xyulóza-5-fosfát.

Produkt je absorbován enzymem transketolasou, který působí společně s koenzymem thiaminpyrofosfátem (TTP), který katalyzuje průchod xylulóza-5-fosfátu na ribóza-5-fosfát. S přenosem ketózy na aldózu se vyrábí glyceraldehyd-3-fosfát a sedoheptulosa-7-fosfát.

Enzym transaldolasa poté přenáší C3 z molekuly sedoheptulosa-7-fosfátu na glyceraldehyd-3-fosfát, čímž vzniká cukr se čtyřmi uhlíky (erythrosa-4-fosfát) a cukr se šesti uhlíky (fruktóza-6-fosfát). Tyto produkty jsou schopné napájet glykolytickou cestu.

Enzym transketosala opět působí na přenos C2 z xylulóza-5-fosfátu na erytrosa-4-fosfát, což vede k fruktóza-6-fosfátu a glyceraldehyde-3-fosfátu. Stejně jako v předchozím kroku mohou tyto produkty vstoupit do glykolýzy.

Tato druhá fáze spojuje cesty, které generují NADPH, s těmi, které jsou odpovědné za syntézu ATP a NADH. Kromě toho mohou produkty fruktóza-6-fosfát a glyceraldehyd-3-fosfát vstoupit do glukoneogeneze..

Související nemoci

S pentózo-fosfátovou cestou, mezi těmito neuromuskulárními chorobami a různými typy rakoviny souvisejí různé patologie.

Většina klinických studií se zaměřuje na kvantifikaci aktivity glukóza-6-fosfátdehydrogenázy, protože je to hlavní enzym odpovědný za regulaci dráhy.

V krevních buňkách patřících jednotlivcům náchylným k anémii vykazují nízkou enzymatickou aktivitu glukóza-6-fosfátdehydrogenázy. Naproti tomu buněčné linie související s karcinomy v hrtanu vykazují vysokou aktivitu enzymu..

NADPH se podílí na produkci glutathionu, klíčové peptidové molekuly při ochraně před reaktivními formami kyslíku, podílí se na oxidačním stresu.

Různé typy rakoviny vedou k aktivaci pentózové dráhy a je spojena s procesy metastáz, angiogeneze a reakcí na chemoterapii a radioterapii..

Na druhou stranu se chronické granulomatózní onemocnění vyvíjí, když je nedostatek produkce NADPH.

Reference

  1. Berg, J. M., Tymoczko, J. L., Stryer, L (2002). Biochemie. WH Freemane
  2. Konagaya, M., Konagaya, Y., Horikawa, H., & Iida, M. (1990). Cesta fosfátu pentózy u neuromuskulárních onemocnění - hodnocení aktivity svalové glukózo-6-fosfát dehydrogenázy a obsahu RNA. Rinsho shinkeigak. Klinická neurologie, 30(10), 1078-1083.
  3. Kowalik, M. A., Columbano, A., & Perra, A. (2017). Vznikající role pentózo-fosfátové dráhy v hepatocelulárním karcinomu. Hranice v onkologii, 7, 87.
  4. Patra, K. C. a Hay, N. (2014). Pentózová fosfátová cesta a rakovina. Trendy v biochemických vědách, 39(8), 347-354.
  5. Stincone, A., Prigione, A., Cramer, T., Wamelink, M., Campbell, K., Cheung, E.,… & Keller, M. A. (2015). Návrat metabolismu: biochemie a fyziologie pentózo-fosfátové dráhy. Biologické recenze, 90(3), 927-963.
  6. Voet, D. a Voet, J. G. (2013). Biochemie. Artmed editor.

Zatím žádné komentáře