Zdieľam:
Cesty pentóznych fáz a príbuzných chorôb
cesta pentóz Fosfát, známy tiež ako odchýlka od monofosfátu hexóz, je základnou metabolickou dráhou, ktorá má ako konečný produkt ribozómy, ktoré sú nevyhnutné pre cesty syntézy nukleotidov a nukleových kyselín, ako sú DNA, RNA, ATP, NADH, FAD a koenzým A.
Produkuje tiež NADPH (nikotínamid adenín dinukleotid fosfát), ktorý sa používa pri rôznych enzymatických reakciách. Táto cesta je veľmi dynamická a schopná prispôsobiť svoje produkty v závislosti od momentálnych potrieb buniek.
ATP (adenozíntrifosfát) sa považuje za "energetickú menu" bunky, pretože jej hydrolýza môže byť spojená so širokou škálou biochemických reakcií..
Rovnako je NADPH druhou nevyhnutnou energetickou menou pre redukčnú syntézu mastných kyselín, syntézu cholesterolu, syntézu neurotransmiterov, fotosyntézu a detoxikačné reakcie..
Hoci NADPH a NADH majú podobnú štruktúru, nemôžu byť zameniteľné v biochemických reakciách. NADPH sa podieľa na využívaní voľnej energie pri oxidácii určitých metabolitov na redukčnú biosyntézu.
Na rozdiel od toho, NADH sa podieľa na použití voľnej energie z oxidácie metabolitov na syntézu ATP.
index
- 1 História a umiestnenie
- 2 Funkcie
- 3 Fázy
- 3.1 Oxidačná fáza
- 3.2 Neoxidačná fáza
- 4 Súvisiace choroby
- 5 Referencie
História a umiestnenie
Indície o existencii tejto trasy sa začali v roku 1930 vďaka vyšetrovateľovi Ottovi Warburgovi, ktorému mu bol nález NADP pripisovaný.+.
Určité pozorovania umožnili objaviť cestu, najmä pokračovanie respirácie v prítomnosti inhibítorov glykolýzy, ako je fluoridový ión..
Potom v roku 1950 vedci Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann a Efraim Racker opísali cestu fosforečnanu pentózy.
Tkanivá, ktoré sa podieľajú na syntéze cholesterolu a mastných kyselín, ako sú prsné žľazy, tukové tkanivo a obličky, majú vysoké koncentrácie pentózo-fosfátových enzýmov..
Pečeň je tiež dôležitým tkanivom pre túto cestu: približne 30% oxidácie glukózy v tomto tkanive nastáva vďaka enzýmom pentózovej fosfátovej cesty..
funkcie
Cesta fosforečnanu pentózy je zodpovedná za udržiavanie homeostázy uhlíka v bunke. Podobne cesta syntetizuje prekurzory nukleotidov a molekúl podieľajúcich sa na syntéze aminokyselín (štruktúrne bloky peptidov a proteínov)..
Je hlavným zdrojom redukčnej energie pre enzymatické reakcie. Okrem toho poskytuje potrebné molekuly pre anabolické reakcie a pre obranné procesy proti oxidačnému stresu. Posledná fáza trasy je rozhodujúca v redoxných procesoch v stresových situáciách.
fázy
Pentase fosfátová cesta pozostáva z dvoch fáz v bunkovom cytosóle: oxidačnom, ktorý generuje NADPH s oxidáciou glukóza-6-fosfátu na ribózo-5-fosfát; a neoxidačný, ktorý zahŕňa vzájomnú premenu cukrov z troch, štyroch, piatich, šiestich a siedmich uhlíkov..
Táto cesta predstavuje spoločné reakcie s Calvinovým cyklom as Entner-Doudoroffovou cestou, čo je alternatíva k glykolýze.
Oxidačná fáza
Oxidačná fáza začína dehydrogenáciou molekuly glukóza-6-fosfátu na uhlíku 1. Táto reakcia je katalyzovaná enzýmom glukóza-6-fosfátdehydrogenáza, ktorá má NADP vysokú špecifickosť.+.
Produktom tejto reakcie je 6-fosfonoglukono-8-laktón. Potom sa tento produkt hydrolyzuje enzýmom laktonázou za vzniku 6-fosfoglukonátu. Táto zlúčenina sa odoberá enzýmom 6-fosfoglukonátdehydrogenázou a stáva sa ribulózo-5-fosfátom.
Enzým fosfopentose izomeráza katalyzuje posledný krok oxidačnej fázy, ktorý zahŕňa syntézu ribózo-5-fosfátu izomerizáciou 5-fosfátu ribulózy..
Táto séria reakcií produkuje dve molekuly NADPH a jednu molekulu ribóza 5-fosfátu na molekulu glukózového 6-fosfátu, ktorá vstupuje do tejto enzymatickej dráhy.
V niektorých bunkách sú požiadavky na NADPH väčšie ako požiadavky na ribóza 5-fosfát. Enzýmy transketolázy a transaldolázy preto prijímajú ribóza 5-fosfát a premieňajú ho na glyceraldehyd-3-fosfát a fruktózo-6-fosfát, čím dávajú cestu do neoxidačnej fázy. Tieto posledné dve zlúčeniny môžu vstúpiť do glykolytickej dráhy.
Neoxidačná fáza
Fáza začína epimerizačnou reakciou katalyzovanou enzýmom pentose-5-fosfát epimerázou. Ribulose-5-fosfát sa užíva týmto enzýmom a konvertuje na xylulóza-5-fosfát.
Produkt je absorbovaný enzýmom transketolázy, ktorý pôsobí spolu s koenzýmom tiamínpyrofosfátu (TTP), ktorý katalyzuje prechod xylulóza-5-fosfátu na ribóza-5-fosfát. Pri prevode ketózy na aldózu sa produkujú glyceraldehyd-3-fosfát a sedoheptulosa-7-fosfát..
Ďalej transaldolázový enzým prenáša C3 zo molekuly sedoheptulosa-7-fosfátu na glyceraldehyd-3-fosfát, ktorý produkuje štvor-uhlíkový cukor (erytro-4-fosfát) a šesť-uhlíkový cukor (fruktóza-6). fosfát). Tieto produkty sú schopné živiť glykolytickú dráhu.
Enzým transketosala pôsobí opäť na prenos C2 xylulóza-5-fosfátu na erytro-4-fosfát, čo vedie k fruktóza-6-fosfátu a glyceraldehyd-3-fosfátu. Ako v predchádzajúcom kroku, tieto produkty môžu vstúpiť do glykolýzy.
Táto druhá fáza spája cesty, ktoré generujú NADPH s tými, ktorí sú zodpovední za syntézu ATP a NADH. Okrem toho, produkty fruktóza-6-fosfát a glyceraldehyd-3-fosfát môžu vstúpiť do glukoneogenézy.
Súvisiace choroby
Rôzne patologické stavy súvisia s cestou fosfátu pentózy, medzi týmito neuromuskulárnymi ochoreniami a rôznymi typmi rakoviny.
Väčšina klinických štúdií sa zameriava na kvantifikáciu aktivity glukóza-6-fosfátdehydrogenázy, pretože je hlavným enzýmom zodpovedným za reguláciu dráhy..
V krvných bunkách patriacich jedincom náchylným na anémiu majú nízku enzymatickú aktivitu glukóza-6-fosfátdehydrogenázy. Naopak, bunkové línie súvisiace s karcinómami v hrtane vykazujú vysokú aktivitu enzýmu.
NADPH sa podieľa na produkcii glutatiónu, kľúčovej peptidovej molekuly v ochrane pred reaktívnymi kyslíkovými druhmi, zapojenými do oxidačného stresu.
Rôzne typy rakoviny vedú k aktivácii pentózovej dráhy a sú spojené s metastázami, angiogenézou a odpoveďami na chemoterapiu a rádioterapiu..
Na druhej strane, chronická granulomatózna choroba sa vyvíja, keď je nedostatok produkcie NADPH.
referencie
- Berg, J. M., Tymoczko, J. L., Stryer, L (2002). biochémie. WH Freeman
- Konagaya, M., Konagaya, Y., Horikawa, H., & Iida, M. (1990). Pentose-fosfátová cesta pri neuromuskulárnych ochoreniach - hodnotenie aktivity svalovej glukózy 6-fosfát dehydrogenázy a obsahu RNA. Rinsho shinkeigak. Klinická neurológia, 30(10), 1078-1083.
- Kowalik, M.A., Columbano, A., & Perra, A. (2017). Rozvíjajúca sa úloha pentózo-fosfátovej cesty pri hepatocelulárnom karcinóme. Hranice v onkológii, 7, 87.
- Patra, K. C., & Hay, N. (2014). Pentose-fosfátová cesta a rakovina. Trendy v biochemických vedách, 39(8), 347-354.
- Stincone, A., Prigione, A., Cramer, T., Wamelink, M., Campbell, K., Cheung, E., ... & Keller, M. A. (2015). Návrat metabolizmu: biochémia a fyziológia pentózo-fosfátovej cesty. Biologické recenzie, 90(3), 927-963.
- Voet, D., & Voet, J. G. (2013). biochémie. Umelecký vydavateľ.