Kopīgot:
Pentozes fāžu un saistīto slimību ceļi
The pentozes ceļš Fosfāts, kas pazīstams arī kā heksozes monofosfāta novirze, ir būtisks vielmaiņas ceļš, kuram kā galaproduktam ir ribosomas, kas nepieciešamas nukleotīdu un nukleīnskābes sintēzes ceļiem, piemēram, DNS, RNS, ATP, NADH, FAD un koenzīms A.
Tā ražo arī NADPH (nikotīnamīda adenīna dinukleotīda fosfātu), ko izmanto dažādās enzīmu reakcijās. Šis maršruts ir ļoti dinamisks un spēj pielāgot savus produktus atkarībā no šūnu momentānajām vajadzībām.
ATP (adenozīna trifosfāts) tiek uzskatīts par šūnas "enerģijas valūtu", jo tā hidrolīzi var savienot ar plašu bioķīmisko reakciju spektru..
Tādā pašā veidā, NADPH ir otrā būtiskā enerģijas valūta tauku skābju, holesterīna sintēzes, neirotransmiteru sintēzes, fotosintēzes un detoksikācijas reakciju reduktīvajai sintēzei..
Lai gan NADPH un NADH struktūra ir līdzīga, tos nevar aizstāt ar bioķīmiskām reakcijām. NADPH piedalās brīvās enerģijas izmantošanā dažu metabolītu oksidēšanā, lai samazinātu biosintēzi.
Turpretī NADH ir iesaistīta brīvās enerģijas izmantošanā no metabolītu oksidēšanas, lai sintezētu ATP.
Indekss
- 1 Vēsture un atrašanās vieta
- 2 Funkcijas
- 3 fāzes
- 3.1 Oksidatīvā fāze
- 3.2. Neoksidatīvā fāze
- 4 Saistītās slimības
- 5 Atsauces
Vēsture un atrašanās vieta
Norādījumi par šī maršruta esamību sākās 1930. gadā, pateicoties pētniekam Otto Warburg, kuram viņam ir piešķirts NADP atklājums+.
Daži novērojumi ļāva atrast ceļu, jo īpaši elpošanas turpināšanu glikolīzes inhibitoru klātbūtnē, piemēram, fluorīda jonu..
Tad 1950. gadā zinātnieki Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann un Efraim Racker aprakstīja pentozes fosfāta ceļu.
Audiem, kas iesaistīti holesterīna un taukskābju sintēzes procesā, piemēram, piena dziedzeros, taukaudos un nierēs, ir augsts pentozes fosfātu fermentu saturs..
Aknas ir arī svarīgs audu ceļš: aptuveni 30% no glikozes oksidēšanās šajā audos rodas, pateicoties pentozes fosfāta ceļa enzīmiem..
Funkcijas
Pentozes fosfāta ceļš ir atbildīgs par oglekļa homeostāzes uzturēšanu šūnā. Tāpat ceļš sintezē aminoskābju sintēzes procesā iesaistīto nukleotīdu un molekulu prekursorus (peptīdu un proteīnu strukturālos blokus)..
Tas ir galvenais fermentu reakcijas samazināšanas avots. Turklāt tā nodrošina nepieciešamās molekulas anaboliskām reakcijām un aizsardzības procesiem pret oksidatīvo stresu. Pēdējais posms trasē ir kritisks redoks procesos stresa situācijās.
Fāzes
Pentozes fosfāta ceļš sastāv no divām fāzēm šūnu citozolā: oksidatīvā, kas ģenerē NADPH ar glikozes-6-fosfāta oksidēšanu uz ribozes-5-fosfātu; un neoksidējoša, kas ietver trīs, četru, piecu, sešu un septiņu ogļūdeņražu cukuru konverģenci.
Šis ceļš rada kopīgas reakcijas ar Calvin ciklu un Entner-Doudoroff ceļu, kas ir alternatīva glikolīzei.
Oksidatīvā fāze
Oksidatīvā fāze sākas ar glikozes-6-fosfāta molekulas dehidrogenēšanu pie oglekļa 1. Šo reakciju katalizē glikozes-6-fosfāta dehidrogenāzes enzīms, kam ir augsta NADP specifika.+.
Šīs reakcijas produkts ir 6-fosfonoglukono-5-laktons. Pēc tam šo produktu hidrolizē enzīms laktonāze, lai iegūtu 6-fosoglukonātu. Pēdējo savienojumu lieto 6-fosfoglukonāta dehidrogenāzes enzīms un kļūst par 5-fosfāta ribulozi..
Fosfententozes izomerāzes enzīms katalizē oksidatīvās fāzes pēdējo soli, kas ietver ribozes 5-fosfāta sintēzi ar 5-fosfāta ribulozes izomerizāciju..
Šī reakciju sērija rada divas NADPH molekulas un vienu ribozes 5-fosfāta molekulu uz vienu glikozes 6-fosfāta molekulu, kas nonāk šajā enzīmu ceļā.
Dažās šūnās NADPH prasības ir lielākas par ribozes 5-fosfāta prasībām. Tādēļ transketolāzes un transaldolāzes enzīmi lieto ribozes 5-fosfātu un pārvērš to par gliceraldehīda 3-fosfātu un fruktozes 6-fosfātu, dodot ceļu neoksidatīvai fāzei. Šie divi pēdējie savienojumi var iekļūt glikolītiskajā ceļā.
Neoksidatīvā fāze
Fāze sākas ar epimerizācijas reakciju, ko katalizē pentozes-5-fosfāta epimerāzes enzīms. Ribulozes-5-fosfātu lieto šis enzīms un pārvērš ksilulozes-5-fosfātā.
Šo produktu pārņem transketolāzes enzīms, kas darbojas kopā ar tenzīna pirofosfātu (TTP), kas katalizē ksilulozes-5-fosfāta nokļūšanu ribozes-5-fosfātā. Pārnesot ketozi uz aldozi, tiek ražots gliceraldehīda-3-fosfāts un sedoheptuloze-7-fosfāts..
Pēc tam transaldolāzes enzīms pārnes C3 no sedoheptulozes-7-fosfāta molekulas uz gliceraldehīda-3-fosfātu, kas ražo četru oglekļa cukuru (eritrozi-4-fosfātu) un sešu oglekļa cukuru (fruktozi-6). -fosfāts). Šie produkti spēj barot glikolītisko ceļu.
Transketosala enzīms atkārtoti iedarbojas uz ksilulozes-5-fosfāta C2 eritrozes-4-fosfātam, kā rezultātā rodas fruktozes-6-fosfāts un gliceraldehīda-3-fosfāts. Tāpat kā iepriekšējā posmā, šie produkti var nonākt glikolīzē.
Šis otrais posms savieno ceļus, kas rada NADPH, ar tiem, kas atbild par ATP un NADH sintezēšanu. Turklāt produkti, kas satur fruktozi-6-fosfātu un gliceraldehīda-3-fosfātu, var iekļūt glikoneogēnē..
Saistītās slimības
Dažādas patoloģijas ir saistītas ar pentozes fosfāta ceļu, starp šīm neiromuskulārajām slimībām un dažādiem vēža veidiem.
Lielākā daļa klīnisko pētījumu koncentrējas uz glikozes-6-fosfāta dehidrogenāzes aktivitātes kvantitatīvo noteikšanu, jo tā ir galvenais enzīms, kas atbild par ceļa regulēšanu..
Asins šūnās, kas pieder pie indivīdiem, kuri ir jutīgi pret anēmiju, tiem ir zems glikozes-6-fosfāta dehidrogenāzes enzimātiskais aktivitāte. Turpretim šūnu līnijās, kas saistītas ar karcinomām balsenes, ir augsta fermentu aktivitāte.
NADPH ir iesaistīts glutationa ražošanā, kas ir galvenā peptīdu molekula aizsardzībā pret oksidējošu stresu..
Dažādi vēža veidi noved pie pentozes ceļa aktivācijas un ir saistīti ar metastāzēm, angiogēzi un reakcijām uz ķīmijterapiju un staru terapiju..
No otras puses, hroniska granulomatoza slimība attīstās, ja ir trūkums NADPH ražošanā.
Atsauces
- Berg, J.M., Tymoczko, J.L., Stryer, L (2002). Bioķīmija. WH Freeman
- Konagaya, M., Konagaya, Y., Horikawa, H., un Iida, M. (1990). Pentozes fosfāta ceļš neiromuskulārajās slimībās - muskuļu glikozes 6-fosfāta dehidrogenāzes aktivitātes un RNS satura novērtējums. Rinsho shinkeigak. Klīniskā neiroloģija, 30(10), 1078-1083.
- Kowalik, M.A., Columbano, A., & Perra, A. (2017). Pentozes fosfāta ceļa rašanās loma hepatocelulārā karcinomā. Robežas onkoloģijā, 7, 87.
- Patra, K. C., & Hay, N. (2014). Pentozes fosfāta ceļš un vēzis. Biochemisko zinātņu tendences, 39(8), 347-354.
- Stincone, A., Prigione, A., Cramer, T., Wamelink, M., Campbell, K., Cheung, E., ... & Keller, M. A. (2015). Metabolisma atgriešanās: pentozes fosfāta ceļa bioķīmija un fizioloģija. Bioloģiskie pārskati, 90(3), 927-963.
- Voet, D., & Voet, J. G. (2013). Bioķīmija. Artmed Publisher.