A pentóz fázisok és a kapcsolódó betegségek útjai

az a pentózok útja A foszfát, amelyet a hexóz monofoszfátnak is neveznek, egy alapvető metabolikus út, amely végső termékként riboszómákat tartalmaz, ami szükséges a nukleotid- és nukleinsav-szintézis útvonalakhoz, mint például DNS, RNS, ATP, NADH, FAD és koenzim A.

NADPH-ot (nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát) is termel, amelyet különböző enzimatikus reakciókban használnak. Ez az útvonal nagyon dinamikus és képes a termékeinek a cellák pillanatnyi igényeitől függően adaptálni.

Az ATP-t (adenozin-trifoszfátot) a sejt „energia pénznemének” tekintjük, mivel hidrolízise a biokémiai reakciók széles skálájához kapcsolható.

Ugyanígy, a NADPH egy másik fontos energia pénznem a zsírsavak redukáló szintéziséhez, a koleszterinszintézishez, a neurotranszmitterek szintéziséhez, a fotoszintézishez és a méregtelenítési reakciókhoz..

Bár a NADPH és az NADH szerkezete hasonló, a biokémiai reakciókban nem használhatók fel egymással felcserélhető módon. A NADPH részt vesz a szabad energia használatában bizonyos metabolitok oxidációjában reduktív bioszintézishez.

Ezzel ellentétben az NADH részt vesz a metabolitok szabad oxidációjának az ATP szintetizálásához.

index

• 1 Történelem és hely
• 2 Funkciók
• 3 fázis
  • 3.1 Oxidáló fázis
  • 3.2 Nem oxidatív fázis
• 4 Kapcsolódó betegségek
• 5 Referenciák

Történelem és hely

Ennek az útvonalnak a megjelölése 1930-ban kezdődött, köszönhetően Otto Warburg nyomozónak, akinek a NADP felfedezése tulajdonítható neki⁺.

Bizonyos megfigyelések lehetővé tették az útvonal felfedezését, különösen a légzés folytatását glikolízis inhibitorok, például a fluoridion jelenlétében..

Ezután 1950-ben Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann és Efraim Racker ismertették a pentóz-foszfát utat.

A koleszterin és a zsírsavak szintézisében részt vevő szövetek, mint például az emlőmirigyek, zsírszövetek és vesék, magas koncentrációban tartalmaznak pentóz-foszfát enzimeket..

A máj ezenkívül fontos szövet is: a glükóz oxidációjának körülbelül 30% -a ebben a szövetben a pentóz-foszfát útjának enzimjei miatt következik be..

funkciók

A pentóz-foszfát út felelős a szén homeosztázisának fenntartásáért a sejtben. Hasonlóképpen, az útvonal szintetizálja az aminosavak szintézisében részt vevő nukleotidok és molekulák prekurzorait (a peptidek és fehérjék szerkezeti blokkjai)..

Ez az enzimatikus reakciók csökkentésének fő forrása. Emellett biztosítja az anabolikus reakciókhoz és az oxidatív stressz elleni védekezési folyamatokhoz szükséges molekulákat. A pálya utolsó szakasza kritikus a stresszhelyzetekben a redox folyamatokban.

fázisok

A pentóz-foszfát-út két fázisból áll: a oxidálószer, amely NADPH-ot generál glükóz-6-foszfát oxidálásával ribóz-5-foszfáttá; és egy nem-oxidatív, amely magában foglalja a három, négy, öt, hat és hét szénhidrogén cukrok közötti konverziót.

Ez az útvonal közös reakciókat mutat be a Calvin ciklussal és az Entner-Doudoroff útvonallal, amely alternatívája a glikolízisnek.

Oxidatív fázis

Az oxidatív fázis a glükóz-6-foszfát molekula dehidrogénezésével kezdődik. Ezt a reakciót a glükóz-6-foszfát-dehidrogenáz enzim katalizálja, amely a NADP-vel nagyfokú specifitással rendelkezik.⁺.

Ennek a reakciónak a terméke a 6-foszfonoglükon-5-lakton. Ezután a terméket a laktonáz enzim hidrolizálja, így 6-foszfoglukonátot kapunk. Az utóbbi vegyületet a 6-foszfoglukonát-dehidrogenáz enzim veszi, és ribulóz-5-foszfáttá válik.

A foszfo-pentóz-izomeráz enzim katalizálja az oxidatív fázis utolsó lépését, amely magában foglalja a ribóz-5-foszfát szintézisét ribulóz-5-foszfát izomerizálásával..

Ez a reakciósorozat két NADPH molekulát és egy ribóz-5-foszfát molekulát állít elő a glükóz 6-foszfát molekuláján, amely ezt az enzimatikus utat adja meg.

Egyes sejtekben a NADPH-követelmények nagyobbak, mint a ribóz-5-foszfát. Ezért a transzketoláz és a transzaldoláz enzimek ribóz-5-foszfátot kapnak, és glicerinaldehid-3-foszfát- és fruktóz-6-foszfátokká alakítják át, ami a nem-oxidatív fázishoz vezet. Az utolsó két vegyület beléphet a glikolitikus útvonalba.

Nem oxidatív fázis

A fázis egy epimerizációs reakcióval kezdődik, amelyet a pentóz-5-foszfát-epimeráz enzim katalizál. A ribulóz-5-foszfátot az enzim veszi, és xilulóz-5-foszfáttá alakítja.

A terméket a transzketoláz enzim veszi fel, amely együtt mûködik a tenzin-pirofoszfáttal (TTP), amely katalizálja a xilulóz-5-foszfátnak a ribóz-5-foszfátba történõ átjutását. A ketóz aldózisba történő átvitelével a glicerinaldehid-3-foszfát és a sedoheptulóz-7-foszfát keletkezik.

Ezután a transzaldoláz enzim átadja a C3-at a sedoheptulóz-7-foszfát molekulából a glicerinaldehid-3-foszfátba, amely egy négyszén-cukor (eritróz-4-foszfát) és egy hat-széncukor (fruktóz-6) termel. foszfát). Ezek a termékek képesek a glikolitikus útvonal táplálására.

A transzketosala enzim újra hat, hogy a xilulóz-5-foszfát C2-jét az eritróz-4-foszfátba juttassa, ami fruktóz-6-foszfátot és glicerinaldehid-3-foszfátot eredményez. Az előző lépéshez hasonlóan ezek a termékek glikolízisbe léphetnek.

Ez a második fázis összeköti azokat a pályákat, amelyek NADPH-t generálnak azokkal, akik felelősek az ATP és az NADH szintetizálásáért. Emellett a fruktóz-6-foszfát és a glicerinaldehid-3-foszfát termékek bejuthatnak a glükoneogenezisbe.

Kapcsolódó betegségek

Különböző patológiák kapcsolódnak a pentóz-foszfát útjához, ezeknek a neuromuszkuláris betegségeknek és a különböző ráktípusok között.

A legtöbb klinikai vizsgálat a glükóz-6-foszfát-dehidrogenáz aktivitásának számszerűsítésére összpontosít, mivel ez a fő enzim, amely felelős az útvonal szabályozásáért.

Az anaemiára érzékeny egyénekhez tartozó vérsejtekben alacsony glükóz-6-foszfát-dehidrogenáz enzimaktivitása van. Ezzel ellentétben a gége karcinómaival kapcsolatos sejtvonalak magas enzimaktivitást mutatnak.

A NADPH részt vesz a glutation előállításában, amely kulcsfontosságú peptidmolekula a reaktív oxigénfajok elleni védekezésben, részt vesz az oxidatív stresszben..

A különböző típusú rákok a pentóz út aktiválódásához vezetnek, és a metasztázisokkal, angiogenezissel és a kemoterápiás és sugárterápiás kezelésekre adott válaszokkal járnak..

Másrészt a krónikus granulomatos betegség akkor alakul ki, ha a NADPH termelésében hiány van.

referenciák

1. Berg, J. M., Tymoczko, J. L., Stryer, L (2002). biokémia. WH Freeman
2. Konagaya, M., Konagaya, Y., Horikawa, H. és Iida, M. (1990). Pentóz-foszfát út a neuromuszkuláris betegségekben - az izom-glükóz 6-foszfát-dehidrogenáz aktivitás és az RNS-tartalom értékelése \ t. Rinsho shinkeigak. Klinikai neurológia, 30(10), 1078-1083.
3. Kowalik, M. A., Columbano, A. és Perra, A. (2017). A pentóz-foszfát út kialakuló szerepe a hepatocelluláris carcinomában. Határok az onkológiában, 7, 87.
4. Patra, K. C. és Hay, N. (2014). A pentóz-foszfát út és a rák. A biokémiai tudományok trendjei, 39(8), 347-354.
5. Stincone, A., Prigione, A., Cramer, T., Wamelink, M., Campbell, K., Cheung, E., ... & Keller, M. A. (2015). Az anyagcsere visszatérése: a pentóz-foszfát útvonal biokémia és fiziológiája. Biológiai vélemények, 90(3), 927-963.
6. Voet, D., és Voet, J. G. (2013). biokémia. Artmed Publisher.