PENTOOSIREITIT: VAIHEET JA NIIHIN LIITTYVÄT SAIRAUDET - BIOLOGIA - 2026

Pentoosi fosfaatti reitti, joka tunnetaan myös heksoosi monofosfaatti muualle, on perustavaa laatua metaboliareitti jonka lopputuote on riboosirenkaassa tarpeen nukleotidi- ja nukleiinihapon synteesireittejä, kuten DNA: n, RNA: ta, ATP: tä, NADH: ta, FAD ja koentsyymi A.

Se tuottaa myös NADPH: ta (nikotiinamidiadeniinidinukleotidifosfaattia), jota käytetään erilaisissa entsymaattisissa reaktioissa. Tämä reitti on erittäin dynaaminen ja pystyy mukauttamaan tuotteitaan solujen hetkellisistä tarpeista riippuen.

ATP: tä (adenosiinitrifosfaattia) pidetään solun "energiavaluuttana", koska sen hydrolyysi voidaan kytkeä monenlaisiin biokemiallisiin reaktioihin.

Samalla tavalla NADPH on tärkeä toinen energiavaluutta muun muassa rasvahappojen pelkistävälle synteesille, kolesterolisynteesille, välittäjäaineiden synteesille, fotosynteesille ja vieroitusreaktioille.

Vaikka NADPH ja NADH ovat rakenteeltaan samanlaisia, niitä ei voida käyttää vuoroin vaihdettavissa biokemiallisissa reaktioissa. NADPH osallistuu vapaan energian hyödyntämiseen tiettyjen metaboliittien hapetuksessa pelkistävää biosynteesiä varten.

Sen sijaan NADH osallistuu metaboliittien hapettumisesta johtuvan vapaan energian hyödyntämiseen ATP: n syntetisoimiseksi.

Historia ja sijainti

Viitteet tämän polun olemassaolosta alkoivat vuonna 1930 tutkijan Otto Warburgin ansiosta, joka sai tunnustusta NADP ^+: n löytämisestä.

Tietyt havainnot mahdollistivat reitin löytämisen, etenkin hengityksen jatkamisen glykolyysi-inhibiittoreiden, kuten fluori-ionin, läsnä ollessa.

Sitten, vuonna 1950, tutkijat Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann ja Efraim Racker kuvasivat pentoosifosfaattipolkua.

Kudoksissa, jotka osallistuvat kolesterolin ja rasvahappojen synteesiin, kuten maitorauhasissa, rasvakudoksessa ja munuaisissa, on korkeat pentosfosfaatti-entsyymipitoisuudet.

Maksa on myös tärkeä kudos tällä reitillä: Noin 30% glukoosin hapettumisesta tässä kudoksessa tapahtuu pentoosifosfaattireitin entsyymien ansiosta.

ominaisuudet

Pentoosifosfaattireitti on vastuussa hiilen homeostaasin ylläpidosta solussa. Samoin polku syntetisoi aminohappojen synteesiin osallistuvien nukleotidien ja molekyylien esiasteita (peptidien ja proteiinien rakennuspalikat).

Se on entsymaattisten reaktioiden päävoiman vähentämislähde. Lisäksi se tarjoaa tarvittavat molekyylit anabolisiin reaktioihin ja puolustusprosesseihin hapettavaa stressiä vastaan. Reitin viimeinen vaihe on kriittinen redox-prosesseissa stressitilanteissa.

vaiheissa

Pentoosifosfaattireitti koostuu kahdesta faasista solusytososolissa: hapettava, joka muodostaa NADPH: n hapettamalla glukoosi-6-fosfaattia riboosi-5-fosfaatiksi; ja ei-oksidatiivisen, johon sisältyy kolmen, neljän, viiden, kuuden ja seitsemän hiilisokerin konversio.

Tällä reitillä esitetään reaktiot, jotka ovat yhteisiä Calvin-syklin ja Entner - Doudoroff-reitin kanssa, joka on vaihtoehto glykolyysiin.

Hapetusvaihe

Hapetusvaihe alkaa glukoosi-6-fosfaattimolekyylin dehydrogenoinnilla hiilen kohdalla 1. Tätä reaktiota katalysoi entsyymi glukoosi-6-fosfaattidehydrogenaasi, jolla on korkea spesifisyys NADP ^{+: lle}.

Tämän reaktion tuote on 6-fosfonoglukoni-5-laktoni. Sitten tämä tuote hydrolysoidaan laktonaasi-entsyymin avulla, jolloin saadaan 6-fosfoglukonaattia. Viimeksi mainittua yhdistettä tarttuu entsyymi 6-fosfoglukonaattidehydrogenaasi ja siitä tulee ribuloosi-5-fosfaattia.

Fosforpentoosi-isomeraasientsyymi katalysoi hapettavan vaiheen viimeistä vaihetta, johon sisältyy riboosi-5-fosfaatin synteesi isomeroimalla ribuloosi-5-fosfaattia.

Tämä reaktiosarja tuottaa kaksi NADPH-molekyyliä ja yhden riboosi-5-fosfaatimolekyylin jokaiselle glukoosi-6-fosfaatin molekyylille, joka saapuu tähän entsymaattiselle reitille.

Joissakin soluissa NADPH: n vaatimukset ovat suuremmat kuin riboosi-5-fosfaatin vaatimukset. Siksi transketolaasi- ja transaldolaasientsyymit ottavat riboosi-5-fosfaattia ja muuttavat sen glyseraldehydi-3-fosfaatiksi ja fruktoosi-6-fosfaatiksi antaen tietä ei-oksidatiiviselle vaiheelle. Nämä kaksi viimeistä yhdistettä voivat päästä glykolyyttiselle reitille.

Ei-oksidatiivinen vaihe

Vaihe alkaa epimerisaatioreaktiolla, jota katalysoi entsyymi pentoosi-5-fosfaatti-epimeraasi. Ribuloosi-5-fosfaatti tarttuu tähän entsyymiin ja muuttuu ksyluloosi-5-fosfaatiksi.

Tuotetta ottaa transketolaasi-entsyymi, joka toimii yhdessä koentsyymi-tiamiinipyrofosfaatin (TTP) kanssa, joka katalysoi ksyluloosi-5-fosfaatin kulkeutumista riboosi-5-fosfaatiksi. Siirtyessä ketoosista aldoosiin syntyy glyseraldehydi-3-fosfaattia ja sedoheptuloosi-7-fosfaattia.

Transaldolaasi-entsyymi siirtää sitten C3: n sedoheptuloosi-7-fosfaatti-molekyylistä glyseraldehydi-3-fosfaattiin, jolloin muodostuu neljän hiilen sokeri (erytroosi-4-fosfaatti) ja kuuden hiilen sokeri (fruktoosi-6). -fosfaatti). Nämä tuotteet kykenevät syöttämään glykolyyttistä reittiä.

Transketosaalinen entsyymi toimii jälleen C2: n siirtämiseksi ksyluloosi-5-fosfaatista erytroosi-4-fosfaattiin, mikä johtaa fruktoosi-6-fosfaattiin ja glyserraldehydi-3-fosfaattiin. Kuten edellisessä vaiheessa, nämä tuotteet voivat tulla glykolyysiin.

Tämä toinen vaihe yhdistää polut, jotka tuottavat NADPH: n, niiden kanssa, jotka vastaavat ATP: n ja NADH: n syntetisoinnista. Lisäksi tuotteet fruktoosi-6-fosfaatti ja glyserraldehydi-3-fosfaatti voivat siirtyä glukoneogeneesiin.

Liittyvät sairaudet

Erilaiset patologiat liittyvät pentoosifosfaattireittiin näiden neuromuskulaaristen sairauksien ja erityyppisten syöpien välillä.

Useimmat kliiniset tutkimukset keskittyvät glukoosi-6-fosfaattidehydrogenaasin aktiivisuuden kvantifiointiin, koska se on tärkein entsyymi, joka vastaa polun säätelystä.

Anemialle alttiiden yksilöiden verisoluissa heillä on matala glukoosi-6-fosfaattidehydrogenaasin entsymaattinen aktiivisuus. Sen sijaan kurkunpitoihin liittyvissä solulinjoissa kurkunpään näytteissä on korkea entsyymiaktiivisuus.

NADPH osallistuu glutationin tuotantoon, joka on avainpeptidimolekyyli suojassa reaktiivisia happilajeja vastaan, jotka osallistuvat oksidatiiviseen stressiin.

Erityyppiset syövät johtavat pentoosireitin aktivoitumiseen, ja se liittyy metastaasien, angiogeneesin prosesseihin ja kemoterapia- ja sädehoitohoidon vasteisiin.

Toisaalta krooninen granulomatoottinen sairaus kehittyy, kun NADPH: n tuotannossa on puutteita.

Viitteet

1. Berg, JM, Tymoczko, JL, Stryer, L (2002). Biokemia. WH Freeman
2. Konagaya, M., Konagaya, Y., Horikawa, H., & Iida, M. (1990). Pentoosifosfaattireitti neuromuskulaarisissa sairauksissa - lihaksen glukoosin 6 - fosfaattidehydrogenaasiaktiivisuuden ja RNA-pitoisuuden arviointi. Rinsho shinkeigak. Kliininen neurologia, 30 (10), 1078-1083.
3. Kowalik, MA, Columbano, A., ja Perra, A. (2017). Pentoosifosfaattireitin nouseva rooli maksasolukarsinoomassa. Onkologian rajat, 7, 87.
4. Patra, KC, & Hay, N. (2014). Pentoosifosfaattireitti ja syöpä. Biokemiallisten tieteiden suuntaukset, 39 (8), 347–354.
5. Stincone, A., Prigione, A., Cramer, T., Wamelink, M., Campbell, K., Cheung, E.,… ja Keller, MA (2015). Metabolian paluu: pentoosifosfaattireitin biokemia ja fysiologia. Biologiset arvostelut, 90 (3), 927–963.
6. Voet, D., ja Voet, JG (2013). Biokemia. Taidetoimittaja.