נתיבים של שלבי הפנטוז ומחלות נלוות

ה נתיב של pentoses פוספט, המכונה גם hexoses monophosphate שילוח, הוא מסלול מטבולי היסוד שתוצרתו הסופי ריבוז הכרחי נתיבי סינתזה של נוקלאוטידים וחומצות גרעין, כגון DNA, RNA, ATP, NADH, FAD ו-אנזים.

הוא גם מייצר NADPH (nicotinamide adenine dinucleotide פוספט), המשמש תגובות אנזימטיות שונות. מסלול זה דינמי מאוד ומסוגלים להתאים את מוצריה בהתאם לצרכים הרגעיים של התאים.

ATP (אדנוזין טריפוספט) נחשב "מטבע האנרגיה" של התא, כי הידרוליזה שלה יכול להיות מצמידים מגוון רחב של תגובות ביוכימיות.

באותו אופן, NADPH הוא מטבע האנרגיה השני חיוני עבור סינתזה רדוקטיבית של חומצות שומן, סינתזה כולסטרול, נוירוטרנסמיטר סינתזה, פוטוסינתזה ותגובות דטוקסיפיקציה, בין היתר..

למרות NADPH ו NADH דומים במבנה, הם לא יכולים לשמש לסירוגין בתגובות ביוכימיות. NADPH משתתף בשימוש באנרגיה חופשית בחמצון של מטבוליטים מסוימים עבור ביוסינתזה רדוקטיבית.

לעומת זאת, NADH מעורב בשימוש באנרגיה חופשית מחמצון מטבוליטים לסינתזה של ATP.

אינדקס

• 1 היסטוריה ומיקום
• 2 פונקציות
• 3 שלבים
  • 3.1 שלב חמצוני
  • 3.2 שלב לא חמצוני
• מחלות קשורות
• 5 הפניות

היסטוריה ומיקום

האינדיקציות לקיומו של מסלול זה החלו בשנת 1930 הודות לחוקר אוטו ורבורג, אליו מיוחסת הגילוי של ה- NADP לו⁺.

תצפיות מסוימות אפשרו את גילוי התוואי, במיוחד את המשך הנשימה בנוכחות מעכבי הגליקוליזה, כגון יון הפלואוריד.

לאחר מכן, בשנת 1950 מדענים פרנק דיקנס, ברנרד Horecker, פריץ ליפמן ואפרים Racker תיאר את מסלול פוספט pentose.

הרקמות המעורבות בסינתזה של כולסטרול וחומצות שומן, כגון בלוטות החלב, רקמת השומן והכליות, הן בעלות ריכוז גבוה של אנזימי פוספט pentose.

הכבד הוא רקמה חשובה עבור מסלול זה: כ -30% של חמצון של גלוקוז ברקמה זו מתרחשת בזכות האנזימים של מסלול פוספט pentose.

פונקציות

מסלול פוספט pentose אחראי לשמירה על הומאוסטזיס של פחמן בתא. כמו כן, המסלול מסנתז את מבשרי נוקליאוטידים ומולקולות המעורבים בסינתזה של חומצות אמינו (אבני הבניין של פפטידים וחלבונים).

זהו המקור העיקרי של צמצום כוח עבור תגובות אנזימטיות. בנוסף, הוא מספק את המולקולות הדרושות לתגובות אנאבוליות ולתהליכים ביטחוניים כנגד לחץ חמצוני. השלב האחרון של המסלול הוא קריטי בתהליכי חילוץ במצבי לחץ.

שלבים

מסלול פוספט pentose מורכב משני שלבים cytosol הסלולר: אחד חמצון, אשר מייצר NADPH עם חמצון של גלוקוז 6-פוספט כדי ribose-5-phosphate; ו non-oxidative, אשר כוללת את interconversion של sugars של שלושה, ארבעה, חמישה, שישה ו 7 carbons.

מסלול זה מציג תגובות משותפות עם מחזור Calvin ועם מסלול Entner-Doudoroff, המהווה חלופה לגליקוליזה.

שלב חמצוני

חמצוני שלב dehydrogenation מתחיל עם גלוקוז מולקולה 6-פוספט על פחמן 1. תגובה זו מזורזת על ידי דהידרוגנז האנזים גלוקוז-6-פוספט, אשר יש סגוליות גבוהה עבור NADP⁺.

תוצר של תגובה זו הוא 6-phosphonoglucono-δ-lactone. לאחר מכן, מוצר זה הוא hydrolyzed על ידי lactonase האנזים לתת 6-phosphogluconate. המתחם האחרון הוא נלקח על ידי האנזים 6-phosphogluconate dehydrogenase והופך ריבולוז 5-פוספט.

האיזומראז phosphopentose אנזים מזרז את השלב האחרון של השלב החמצוני, אשר כוללת את הסינתזה של ribose 5-פוספט על ידי איסומריזציה של ריבולוז 5-פוספט.

סדרה זו של תגובות מייצרת שתי מולקולות של NADPH ומולקולה אחת של ריבוזה 5-פוספט לכל מולקולה של גלוקוז 6-פוספט שנכנס זה מסלול אנזימטי.

בחלק מהתאים, הדרישות של NADPH גבוהות מאלו של ribose 5-phosphate. לכן, transketolase ו אנזימים transaldolase לקחת ribose 5-פוספט ולהמיר אותו glyceraldehyde 3-פוספט ו פרוקטוז 6-פוספט, נותן דרך לשלב הלא חמצון. אלה שני תרכובות האחרונות יכולים להיכנס מסלול glycolytic.

שלב לא חמצון

השלב מתחיל עם תגובה epimerization מזוקק על ידי האנזים pentose-5-phosphate epimerase. Ripulose-5-phosphate הוא נלקח על ידי אנזים זה והוסב xylulose-5-phosphate.

המוצר נלקח על ידי האנזים transketolase שפועלת יחד עם pyrophosphate תיאמין קואנזים (TPP) אשר מזרז את המעבר של 5-פוספט xylulose כדי ribose-5-פוספט. עם העברת ketose כדי aldose, glyceraldehyde-3-phosphate ו sedoheptulose-7 פוספט מיוצרים.

ואז transaldolase האנזים מעביר את מולקולת C3 sedoheptulose 7-פוספט כדי glyceraldehyde-3-פוספט, המייצר סוכר ארבע-חמצני (erythrose-4-פוספט) ולשישה פחמן (פרוקטוז-6 פוספט). מוצרים אלה מסוגלים להאכיל את מסלול glycolytic.

האנזים פועל transcetosala שוב להעביר C2 xylulose 5-פוספט כדי erythrose-4-פוספט, שמוביל פרוקטוז 6-פוספט ולגרום glyceraldehyde-3-פוספט. כמו בשלב הקודם, מוצרים אלה יכולים להיכנס גליקוליזה.

השלב השני מחבר את המסלולים שמייצרים NADPH עם האחראים לסינתזה של ATP ו- NADH. בנוסף, המוצרים fructose-6-phosphate ו- glyceraldehyde-3-phosphate יכולים להיכנס לגלוקונוגנזה.

מחלות קשורות

פתולוגיות שונות קשורות למסלול של פוספט pentose, בין מחלות אלה neuromuscular וסוגים שונים של סרטן.

רוב המחקרים הקליניים מתמקדים בכימות הפעילות של גלוקוז-6-פוספט דה-הידרוגנאז, מכיוון שמדובר באנזים הראשי האחראי לוויסות המסלול.

בתאי הדם של אנשים הפגיעים אנמיה, יש להם פעילות אנזימטית נמוכה של גלוקוז 6-פוספט dehydrogenase. לעומת זאת, שורות תאים הקשורות קרצינומה של הגרון התערוכה פעילות האנזים גבוהה.

NADPH מעורב בייצור של גלוטתיון, מולקולת פפטיד מפתח ההגנה נגד מינים חמצן תגובתי, מעורב מתח חמצוני.

סוגים שונים של סרטן מובילים להפעלה של מסלול pentose ומקושרים עם גרורות, אנגיוגנזה ותגובות טיפולי כימותרפיה והקרנות.

מצד שני, מחלה גרנולומטית כרונית מתפתחת כאשר קיים מחסור בייצור של NADPH.

הפניות

1. ברג, ג'יי.אם, טימוצ'קו, ג'יי.אל., סטיר, L (2002). ביוכימיה. וו פרימן
2. Konagaya, M., Konagaya, Y., Horikawa, H., & Iida, M. (1990). מסלול פוספט Pentose במחלות neuromuscular- הערכה של גלוקוז שריר 6-פוספט dehydrogenase פעילות תוכן RNA. רינשו שינקייג. נוירולוגיה קלינית, 30(10), 1078-1083.
3. Kowalik, M., Columbano, A., & Perra, A. (2017). תפקיד מתפתח של מסלול פוספט pentose קרצינומה hepatocellular. גבולות באונקולוגיה, 7, 87.
4. פטרה, ק 'ג', & חי, נ (2014). מסלול פוספט pentose וסרטן. מגמות במדעי הביוכימיה, 39(8), 347-354.
5. סטינקונה, א ', פריג'ון, א', קריימר, ט ', וואמינק, מ', קמפבל, ק ', צ'אונג, א', ... ... & Keller, M. החזרת מטבוליזם: ביוכימיה ופיזיולוגיה של מסלול פוספט pentose. ביקורות ביולוגיות, 90(3), 927-963.
6. Voet, D., & Voet, J. G. (2013). ביוכימיה. מו"ל אמנותי.