Pentoz fosfat yolu da heksoz monofosfat saptırma olarak bilinen, olan son ürün riboses olan, gerekli nükleotid ve bu DNA, RNA, ATP, NADH gibi nükleik asit sentezi yollar için temel bir metabolik yol olan FAD ve koenzim A.
Ayrıca çeşitli enzimatik reaksiyonlarda kullanılan NADPH (nikotinamid adenin dinükleotid fosfat) üretir. Bu yol çok dinamiktir ve ürünlerini hücrelerin anlık ihtiyaçlarına göre uyarlayabilir.
ATP (adenozin trifosfat), hücrenin "enerji para birimi" olarak kabul edilir, çünkü hidrolizi, geniş bir biyokimyasal reaksiyon yelpazesine bağlanabilir.
Aynı şekilde, NADPH, diğerleri arasında yağ asitlerinin indirgeyici sentezi, kolesterol sentezi, nörotransmiter sentezi, fotosentez ve detoksifikasyon reaksiyonları için önemli bir ikinci enerji para birimidir.
NADPH ve NADH yapı olarak benzer olmalarına rağmen, biyokimyasal reaksiyonlarda birbirlerinin yerine kullanılamazlar. NADPH, indirgeyici biyosentez için belirli metabolitlerin oksidasyonunda serbest enerjinin kullanımına katılır.
Bunun aksine, NADH, ATP'yi sentezlemek için metabolitlerin oksidasyonundan serbest enerjinin kullanılmasında rol oynar.
Tarih ve konum
Bu yolun varlığının göstergeleri, NADP + 'nın keşfiyle anılan araştırmacı Otto Warburg sayesinde 1930'da başladı .
Bazı gözlemler, yolun, özellikle florür iyonu gibi glikoliz inhibitörlerinin varlığında solunumun sürdürülmesinin keşfedilmesine izin verdi.
Daha sonra 1950'de bilim adamları Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann ve Efraim Racker pentoz fosfat yolunu tanımladılar.
Meme bezleri, yağ dokusu ve böbrekler gibi kolesterol ve yağ asitlerinin sentezinde yer alan dokular, yüksek konsantrasyonlarda pentoz fosfat enzimlerine sahiptir.
Karaciğer de bu yol için önemli bir dokudur: Bu dokudaki glikoz oksidasyonunun yaklaşık% 30'u pentoz fosfat yolağının enzimleri sayesinde gerçekleşir.
Özellikleri
Pentoz fosfat yolu, hücrede karbon homeostazının korunmasından sorumludur. Benzer şekilde, yol, amino asitlerin (peptidlerin ve proteinlerin yapı taşları) sentezinde yer alan nükleotidlerin ve moleküllerin öncüllerini sentezler.
Enzimatik reaksiyonlar için gücü azaltmanın ana kaynağıdır. Ayrıca oksidatif strese karşı anabolik reaksiyonlar ve savunma süreçleri için gerekli molekülleri sağlar. Yolun son aşaması, stres durumları altındaki redoks işlemlerinde kritiktir.
Aşamaları
Pentoz fosfat yolu, hücre sitozolünde iki fazdan oluşur: glikoz-6-fosfatın riboz-5-fosfata oksidasyonu ile NADPH üreten bir oksidatif faz; ve üç, dört, beş, altı ve yedi karbon şekerinin dönüşümünü içeren oksidatif olmayan bir tanesi.
Bu rota, Calvin döngüsü ve glikolize bir alternatif olan Entner - Doudoroff yolu ile paylaşılan reaksiyonları sunar.
Oksidatif faz
Oksidatif faz, karbon 1'de glikoz-6-fosfat molekülünün dehidrojenasyonu ile başlar. Bu reaksiyon, NADP + için yüksek bir özgüllüğü olan glikoz-6-fosfat dehidrojenaz enzimi tarafından katalize edilir .
Bu reaksiyonun ürünü 6-fosfonoglukon-p-laktondur. Bu ürün daha sonra laktonaz enzimi ile hidrolize edilerek 6-fosfoglukonat elde edilir. İkinci bileşik, 6-fosfoglukonat dehidrojenaz enzimi tarafından alınır ve ribuloz 5-fosfat haline gelir.
Enzim fosfopentoz izomeraz, ribuloz 5-fosfatın izomerizasyonu ile riboz 5-fosfatın sentezini içeren oksidatif fazın son aşamasını katalize eder.
Bu reaksiyon serisi, bu enzimatik yola giren her glikoz 6-fosfat molekülü için iki NADPH molekülü ve bir riboz 5-fosfat molekülü üretir.
Bazı hücrelerde, NADPH gereksinimleri riboz 5-fosfat için olanlardan daha fazladır. Bu nedenle, transketolaz ve transaldolaz enzimleri riboz 5-fosfat alır ve onu gliseraldehit 3-fosfat ve fruktoz 6-fosfata dönüştürerek oksidatif olmayan faza yol açar. Bu son iki bileşik glikolitik yola girebilir.
Oksidatif olmayan faz
Faz, pentoz-5-fosfat epimeraz enzimi tarafından katalize edilen bir epimerizasyon reaksiyonu ile başlar. Ribuloz-5-fosfat bu enzim tarafından alınır ve ksilüloz-5-fosfata dönüştürülür.
Ürün, ksilüloz-5-fosfatın riboz-5-fosfata geçişini katalize eden koenzim tiamin pirofosfat (TTP) ile birlikte hareket eden enzim transketolaz tarafından alınır. Ketozun aldoza transferi ile gliseraldehit-3-fosfat ve sedoheptuloz-7-fosfat üretilir.
Enzim transaldolaz daha sonra C3'ü sedoheptuloz-7-fosfat molekülünden gliseraldehit-3-fosfata aktararak dört karbonlu bir şeker (eritroz-4-fosfat) ve altı karbonlu bir şeker (fruktoz-6) üretir. -fosfat). Bu ürünler glikolitik yolu besleyebilir.
Transketosal enzim, bir C2'yi ksilüloz-5-fosfattan eritroz-4-fosfata transfer etmek için yeniden etki eder, bu da fruktoz-6-fosfat ve gliseraldehit-3-fosfat ile sonuçlanır. Önceki adımda olduğu gibi, bu ürünler glikolize girebilir.
Bu ikinci aşama, NADPH'yi oluşturan yolları ATP ve NADH'yi sentezlemekten sorumlu olanlarla birleştirir. Ayrıca fruktoz-6-fosfat ve gliseraldehit-3-fosfat ürünleri glukoneogeneze girebilir.
İlgili hastalıklar
Bu nöromüsküler hastalıklar ve farklı kanser türleri arasında, pentoz fosfat yolu ile ilgili farklı patolojiler vardır.
Çoğu klinik çalışma, glikoz-6-fosfat dehidrojenazın aktivitesini ölçmeye odaklanır, çünkü yolu düzenlemekten sorumlu ana enzimdir.
Anemiye duyarlı bireylere ait kan hücrelerinde, düşük enzimatik glukoz-6-fosfat dehidrojenaz aktivitesi gösterirler. Aksine, gırtlaktaki karsinomlarla ilgili hücre hatları yüksek enzim aktivitesi sergiler.
NADPH, oksidatif strese karışan reaktif oksijen türlerine karşı korumada anahtar bir peptid molekülü olan glutatyonun üretiminde rol oynar.
Farklı kanser türleri, pentoz yolunun aktivasyonuna yol açar ve metastaz, anjiyogenez süreçleri ve kemoterapi ve radyoterapi tedavilerine yanıtlarla ilişkilidir.
Öte yandan, NADPH üretiminde eksiklik olduğunda kronik granülomatöz hastalık gelişir.
Referanslar
- Berg, JM, Tymoczko, JL, Stryer, L (2002). Biyokimya. WH Freeman
- Konagaya, M., Konagaya, Y., Horikawa, H. ve Iida, M. (1990). Nöromüsküler hastalıklarda pentoz fosfat yolu - kas glukozunun değerlendirilmesi 6 - fosfat dehidrojenaz aktivitesi ve RNA içeriği. Rinsho shinkeigak. Klinik nöroloji, 30 (10), 1078-1083.
- Kowalik, MA, Columbano, A. ve Perra, A. (2017). Hepatoselüler karsinomda pentoz fosfat yolunun ortaya çıkan rolü. Onkolojide Sınırlar, 7, 87.
- Patra, KC ve Hay, N. (2014). Pentoz fosfat yolu ve kanser. Biyokimyasal bilimlerdeki eğilimler, 39 (8), 347–354.
- Stincone, A., Prigione, A., Cramer, T., Wamelink, M., Campbell, K., Cheung, E.,… & Keller, MA (2015). Metabolizmanın geri dönüşü: pentoz fosfat yolunun biyokimyası ve fizyolojisi. Biyolojik İncelemeler, 90 (3), 927–963.
- Voet, D. ve Voet, JG (2013). Biyokimya. Artmed Editör.