Pentoz Yolu: Aşamalar ve İlgili Hastalıklar
Heksoz monofosfatın sapması olarak da bilinen pentoz fosfat yolu, DNA, RNA, ATP, NADH gibi nükleotit ve nükleik asit sentezi yolları için gerekli olan nihai bir ürün olarak ribozomları olan temel bir metabolik yoldur. FAD ve koenzim A.
Aynı zamanda, çeşitli enzimatik reaksiyonlarda kullanılan NADPH'yi (nikotinamid adenin dinükleotit fosfat) üretir. Bu rota çok dinamik ve hücrelerin anlık ihtiyaçlarına bağlı olarak ürünlerini adapte edebiliyor.
ATP (adenozin trifosfat) hücrenin "enerji para birimi" olarak kabul edilir, çünkü hidrolizi çok çeşitli biyokimyasal reaksiyonlara bağlanabilir.
Benzer şekilde, NADPH, diğerleri arasında, yağ asitlerinin indirgeyici sentezi, kolesterol sentezi, nörotransmiterlerin sentezi, fotosentez ve detoksifikasyon reaksiyonları için gerekli olan ikinci bir enerji para birimidir.
NADPH ve NADH yapı olarak benzer olsalar da, biyokimyasal reaksiyonlarda birbirlerinin yerine kullanılamazlar. NADPH, indirgeyici biyosentezi için belirli metabolitlerin oksidasyonunda serbest enerjinin kullanımına katılır.
Buna karşılık, NADH, ATP sentezlemek için metabolitlerin oksidasyonundan serbest enerjinin kullanımında rol oynar.
Tarih ve yer
Bu yolun varlığının kanıtı, 1930'da NADP + 'nın keşfi ile tanınan araştırmacı Otto Warburg sayesinde başladı.
Bazı gözlemler rotanın keşfedilmesine izin verdi, özellikle florid iyonu gibi glikoliz inhibitörlerinin varlığında solunumun devam etmesi.
Daha sonra, 1950'de bilim adamları Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann ve Efraim Racker pentoz fosfat yolunu tanımladı.
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: pentoz fosfat yolunun enzimleri sayesinde bu dokudaki glikoz oksidasyonunun yaklaşık% 30'u oluşur.
fonksiyonlar
Pentoz fosfat yolu, hücrede karbonun homeostazını korumaktan sorumludur. Benzer şekilde, yol amino asitlerin sentezinde yer alan nükleotidlerin ve moleküllerin öncüllerini de sentezler (peptidlerin ve proteinlerin yapısal blokları).
Enzimatik reaksiyonlar için azaltıcı güç kaynağıdır. Ek olarak, anabolik reaksiyonlar ve oksidatif strese karşı savunma işlemleri için gerekli molekülleri sağlar. Yolun son aşaması stres durumlarında redoks işlemlerinde kritik öneme sahiptir.
fazlar
Pentoz fosfat yolu, hücresel sitosolde iki fazdan oluşur: glukoz-6-fosfatın riboz-5-fosfata oksidasyonuyla NADPH üreten bir oksidatif olan; ve oksidatif olmayan, üç, dört, beş, altı ve yedi karbondan oluşan şekerlerin iç içe geçmesini ifade eder.
Bu rota, Calvin devir ve glikolize alternatif olan Entner-Doudoroff yolu ile ortak reaksiyonlar sunar.
Oksidatif faz
Oksidatif faz, glukoz-6-fosfat molekülünün karbon l'de dehidrojenasyonuyla başlar. Bu reaksiyon, NADP + için yüksek bir özgüllüğü olan glikoz-6-fosfat dehidrojenaz enzimi tarafından katalize edilir.
Bu reaksiyonun ürünü 6-fosfonoakoncono-δ-laktondur. Daha sonra, bu ürün, 6-fosfoglukonat verecek şekilde laktonaz enzimi ile hidrolize edilir. Son bileşik, 6-fosfoglukonat dehidrojenaz enzimi tarafından alınır ve ribuloz 5-fosfat haline gelir.
Fosfopentoz izomeraz enzimi, ribüloz 5-fosfatın izomerleştirilmesiyle riboz 5-fosfatın sentezini içeren oksidatif fazın son basamağını katalize eder.
Bu reaksiyon dizisi, bu enzim yoluna giren glukoz 6-fosfat molekülü başına iki NADPH molekülü ve bir molekül riboz 5-fosfat molekülü üretir.
Bazı hücrelerde, NADPH gereksinimleri riboz 5-fosfatın gereklerinden daha büyüktür. Bu nedenle, transketolaz ve transaldolaz enzimleri, 5-fosfat riboz alır ve oksidatif olmayan faza yol açan, gliseraldehit 3-fosfat ve fruktoz 6-fosfata dönüştürür. Bu son iki bileşik glikolitik yolağa girebilir.
Oksidatif olmayan faz
Faz, pentoz-5-fosfat epimeraz enzimi tarafından katalize edilen bir epimerizasyon reaksiyonu ile başlar. Ribulose-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 transketolaz enzimi tarafından alınır. Ketozun aldoza aktarılmasıyla, gliseraldehit-3-fosfat ve sedoheptuloz-7-fosfat üretilir.
Daha sonra, transaldolaz enzimi, C3'ü sedoheptüloz-7-fosfat molekülünden, dört karbonlu bir şeker (eritroz-4-fosfat) ve altı karbonlu bir şeker (fruktoz-6) üreten gliseraldehit-3-fosfata aktarır. -fosfat). Bu ürünler glikolitik yolu besleyebilmektedir.
Enzim transketosala, ksilüloz-5-fosfatın bir C2'sini eritroz-4-fosfata aktarmak üzere tekrar etki eder, bu da fruktoz-6-fosfat ve gliseraldehit-3-fosfat ile sonuçlanır. Önceki adımda olduğu gibi, bu ürünler glikolize girebilir.
Bu ikinci faz, NADPH üreten yolları ATP ve NADH'nin sentezlenmesinden sorumlu olanlarla birleştirir. Ek olarak, fruktoz-6-fosfat ve gliseraldehit-3-fosfat ürünleri glukoneogenez içine girebilir.
İlgili hastalıklar
Farklı patolojiler, bu nöromüsküler hastalıklar ve farklı kanser türleri arasındaki pentoz fosfat yolu ile ilişkilidir.
Klinik çalışmaların çoğu, glukoz-6-fosfat dehidrojenazın aktivitesini ölçmeye odaklanır, çünkü yolu düzenlemeden sorumlu ana enzimdir.
Anemiye duyarlı bireylere ait kan hücrelerinde, glukoz-6-fosfat dehidrojenazın düşük enzimatik aktivitesine sahiptirler. Aksine, gırtlaktaki karsinoma bağlı hücre çizgileri yüksek enzim aktivitesi sergiler.
NADPH, oksidatif strese karışan reaktif oksijen türlerine karşı korumada kilit bir peptid molekülü olan glutatyonun üretimine katılmaktadır.
Farklı kanser türleri, pentoz yolunun aktivasyonuna yol açar ve metastaz, anjiyogenez ve kemoterapi ve radyoterapi tedavilerine verilen tepkilerle ilişkilidir.
Diğer yandan, NADPH üretiminde bir eksiklik olduğunda kronik granülomatöz hastalık gelişir.
