Пут пентосе фосфата, такође познат као диверзија хексо монофосфата, је основни метаболички пут чији су крајњи продукти рибозе, неопходне за путеве синтезе нуклеотида и нуклеинских киселина, као што су ДНК, РНА, АТП, НАДХ, ФАД и коензим А.
Такође производи НАДПХ (никотинамид аденин динуклеотид фосфат), који се користи у различитим ензимским реакцијама. Ова стаза је врло динамична и способна је да прилагођава своје производе у зависности од тренутних потреба ћелија.
АТП (аденозин трифосфат) се сматра „енергетском валутом“ ћелије, јер се њена хидролиза може повезати са широким спектром биохемијских реакција.
На исти начин, НАДПХ је главна енергетска валута за редуктивну синтезу масних киселина, синтезу холестерола, синтезу неуротрансмитера, реакције фотосинтезе и детоксикације.
Иако су НАДПХ и НАДХ по структури слични, они се не могу међусобно заменити у биохемијским реакцијама. НАДПХ учествује у коришћењу слободне енергије у оксидацији одређених метаболита за редуктивну биосинтезу.
Супротно томе, НАДХ је укључен у искоришћавање слободне енергије од оксидације метаболита за синтезу АТП-а.
Историја и локација
Назнаке постојања овог пута започеле су 1930. године захваљујући истраживачу Отту Варбургу, који је заслужан за откриће НАДП + .
Извесна запажања омогућила су откривање пута, посебно наставак дисања у присуству инхибитора гликолизе, попут флуоридног јона.
Затим су 1950. научници Франк Дицкенс, Бернард Хорецкер, Фритз Липманн и Ефраим Рацкер описали пут пентосе фосфата.
Ткива која учествују у синтези холестерола и масних киселина, као што су млечне жлезде, масно ткиво и бубрези, имају високу концентрацију ензима пентосе фосфата.
Јетра је такође важно ткиво за овај пут: приближно 30% оксидације глукозе у овом ткиву настаје захваљујући ензимима пентоз фосфатног пута.
Карактеристике
Пентосе фосфатни пут одговоран је за одржавање хомеостазе угљеника у ћелији. Исто тако, пут синтетише прекурсоре нуклеотида и молекуле који учествују у синтези аминокиселина (градивни блокови пептида и протеина).
То је главни извор смањења снаге за ензимске реакције. Поред тога, обезбеђује потребне молекуле за анаболичке реакције и за одбрамбене процесе против оксидативног стреса. Последња фаза пута је критична у редокс процесима у стресним ситуацијама.
Фазе
Пут пентозног фосфата састоји се од две фазе у ћелијском цитосолу: оксидативне, која ствара НАДПХ оксидацијом глукозе-6-фосфата у рибозе-5-фосфат; и неоксидативни, који укључује међусобну конверзију три, четири, пет, шест и седам угљених шећера.
Ова рута представља реакције које се дијеле са Цалвин циклусом и са стазом Ентнер - Доудорофф, што је алтернатива гликолизи.
Оксидативна фаза
Оксидациона фаза започиње дехидрогенацијом молекуле глукоза-6-фосфата на угљенику 1. Ова реакција се катализује ензимом глукоза-6-фосфат дехидрогеназа, који има високу специфичност за НАДП + .
Продукт ове реакције је 6-фосфоноглукон-8-лактон. Овај производ се затим хидролизује ензимом лактоназа дајући 6-фосфоглуконат. Последње једињење преузима ензим 6-фосфоглуконат дехидрогеназа и постаје рибулоза 5-фосфат.
Ензим фосфопентоза изомераза катализује завршни корак оксидативне фазе, који укључује синтезу рибоза 5-фосфата изомеризацијом рибулоза 5-фосфата.
Ова серија реакција производи два молекула НАДПХ и један молекул 5-фосфата рибозе за сваки молекул глукозе 6-фосфата који уђе у овај ензимски пут.
У неким ћелијама захтеви за НАДПХ су већи од оних за рибоза 5-фосфат. Стога ензими транскетолаза и трансалдолаза узимају рибозу 5-фосфат и претварају га у глицералдехид 3-фосфат и фруктозу 6-фосфат, уступајући неоксидативној фази. Ова последња два једињења могу ући у гликолитички пут.
Неоксидативна фаза
Фаза започиње реакцијом епимеризације коју катализира ензим пентоза-5-фосфатна епимераза. Рибулоза-5-фосфат се преузима од овог ензима и претвара се у ксилулоза-5-фосфат.
Производ се преузима од ензима транскетолазе који делује заједно са коензимом тиамин пирофосфатом (ТТП), који катализује прелазак ксилулозе-5-фосфата у рибоза-5-фосфат. Преносом кетозе у алдозу настају глицералдехид-3-фосфат и седохептулоза-7-фосфат.
Ензим трансалдолаза потом преноси Ц3 из молекула седохептулозе-7-фосфата у глицералдехид-3-фосфат, стварајући шећер са четири угљеника (еритроз-4-фосфат) и шећер-угљени шећер (фруктоза-6 -фосфат). Ови производи могу да се хране гликолитичким путем.
Транскетазни ензим поново дјелује на преношење Ц2 из ксилулозе-5-фосфата у еритроз-4-фосфат, резултирајући фруктозом-6-фосфатом и глицералдехид-3-фосфатом. Као и у претходном кораку, и ови производи могу ући у гликолизу.
Ова друга фаза повезује путеве који генеришу НАДПХ са онима који су одговорни за синтезу АТП-а и НАДХ-а. Даље, производи фруктоза-6-фосфата и глицералдехид-3-фосфата могу ући у глуконеогенезу.
Сродне болести
Различите патологије повезане су са путом пентосе фосфата, између ових неуромускуларних болести и различитих врста рака.
Већина клиничких студија фокусирана је на квантификацију активности глукоза-6-фосфат дехидрогеназе, јер је то главни ензим који је задужен за регулисање пута.
У ћелијама крви које припадају појединцима подложним анемији они показују ниску ензиматску активност глукоза-6-фосфат дехидрогеназе. Супротно томе, ћелијске линије повезане с карциномима у гркљану показују високу активност ензима.
НАДПХ је укључен у производњу глутатион-а, кључног молекула пептида у заштити од реактивних врста кисеоника, укључених у оксидативни стрес.
Различите врсте рака доводе до активирања пута пентозе и он је повезан са процесима метастазирања, ангиогенезе и реакцијама на лечење хемотерапијом и радиотерапијом.
Са друге стране, хронична грануломатозна болест развија се када постоји дефицит у производњи НАДПХ.
Референце
- Берг, ЈМ, Тимоцзко, ЈЛ, Стриер, Л (2002). Биохемија. ВХ Фрееман
- Конагаиа, М., Конагаиа, И., Хорикава, Х., Иида, М. (1990). Пентосе фосфатни пут код неуромускуларних болести - процена мишићне глукозе 6 - активности фосфат дехидрогеназе и садржаја РНК. Ринсхо схинкеигак. Цлиницал неурологи, 30 (10), 1078-1083.
- Ковалик, МА, Цолумбано, А., & Перра, А. (2017). Нова улога пентосе фосфатног пута у хепатоцелуларном карциному. Границе у онкологији, 7, 87.
- Патра, КЦ, и Хаи, Н. (2014). Пентосе фосфатни пут и рак. Трендови у биохемијским наукама, 39 (8), 347–354.
- Стинцоне, А., Пригионе, А., Црамер, Т., Вамелинк, М., Цампбелл, К., Цхеунг, Е.,… & Келлер, МА (2015). Повратак метаболизма: биохемија и физиологија пентосе фосфатног пута. Биологицал Ревиевс, 90 (3), 927–963.
- Воет, Д., и Воет, ЈГ (2013). Биохемија. Артмед Едитор.