Пентозофосфатният път(ПФП) (наричан още фосфоглюконатен път, Пентозо-фосфатен път) е метаболитен път, успореден на гликолизата . Той генерира NADPH и пентози ( петвъглеродни монозахариди ), както и рибоза-5-фосфат, нужна за синтеза на нуклеотиди . Въпреки че пентозофосфатният път включва окисление на глюкозата, основната му роля е анаболитна, а не катаболитна . Пътят е особено важен в червените кръвни клетки (еритроцитите). Реакциите са изяснени в началото на 50-те години на миналия век от Бернард Хорекер и колеги.

В пътя има две отделни фази. Първата е окислителната, в която се генерира NADPH, а втората - неокислителният синтез на петвъглеродни монозахариди. За повечето организми, пентозофосфатният път протича в цитозола ; при растенията повечето стъпки се извършват в пластиди .

Подобно на гликолизата се предполага, че пентозофосфатният път има древни еволюционни корени. Реакциите по този път са предимно ензимно катализирани в съвременните клетки, но те протичат и неензимно при условия, които възпроизвеждат тези на Архейския океан, и се катализират от метални йони, по-специално железни йони (Fe(II)). Това предполага, че произходът на пътя може да датира от пребиотичния свят.

Продукти Основните продукти от пътя са:

Синтеза на редуциращи реагенти, под формата на NADPH, използвани в реакции на редукционен биосинтез в клетките (напр. синтез на мастни киселини ). Синтез на рибоза-5-фосфат (R5P), използван в синтеза на нуклеотиди и нуклеинови киселини. Производство на еритрозин 4-фосфат (E4P), използван в синтеза на ароматни аминокиселини .

Ароматните аминокиселини, от своя страна, са в основата на много биосинтетични пътища, включително лигнина в дървесината.

Пентозите, набавяни чрез храната, получени от смилането на нуклеинови киселини, могат да се метаболизират чрез пентозофосфатния път, а въглеродните вериги на тези въглехидрати могат да се превърнат в гликолитични/глюконеогенни междинни продукти.

При бозайниците, ПФП се среща само в цитоплазмата. При хората е установено, че е най-активен в черния дроб, млечните жлези и надбъбречната кора. [ <span title="This claim needs references to reliable sources. (February 2014)">необходим е цитат</span> ] ПФП е един от трите основни начина, по които тялото създава молекули редуктори, като той съставлява приблизително 60% от производството на NADPH при хората.

Едно от приложенията на NADPH в клетката е да предотвратява оксидативния стрес . Той редуцира глутатиона чрез глутатион редуктаза, която превръща реактивния водороден пероксид във вода чрез глутатион пероксидаза . Ако липсва, пероксидът би се превърнал в свободни хидроксилни радикали чрез реагентът на Фентън (разтвор на водороден преоксид в присъствие на катализатори соли на Fe(II) ) , които могат да атакуват клетката. Еритроцитите например синтезират голямо количество NADPH чрез пентозофосфатния път , което се използва за редукцията на глутатиона.

Водороден пероксид се създава и за фагоцитите в процес, често наричан респираторен взрив .

Етапи

1. Окислителен В този етап за две молекули NADP + се редуцират до NADPH, използвайки енергията от превръщането на глюкозо-6-фосфат в рибулоза-5-фосфат .

Целият набор от реакции може да се обобщи, както следва: Реактанти Продукти Ензим Описание Глюкоза-6-фосфат + НАДФ+ → 6-фосфоглюконо-δ-лактон + NADPH глюкозо-6-фосфат дехидрогеназа Дехидрогениране . Хидроксилната група при въглерод 1 на глюкозо-6-фосфата се превръща в карбонилна група, създавайки лактон, и в процеса се генерира NADPH . 6-фосфоглюконо-δ-лактон + H2O → 6-фосфоглюконат + H + 6-фосфоглюконолактоназа Хидролиза 6-фосфоглюконат + НАДФ + → рибулоза 5-фосфат + NADPH + CO2 6-фосфоглюконат дехидрогеназа Окислително декарбоксилиране . NADP + е акцепторът на електрони, създавайки друга молекула NADPH, CO2 и рибулоза-5-фосфат . Брутната реакция за този процес е:

Глюкоза-6-фосфат + 2 NADP + + H 2 O → рибулоза-5-фосфат + 2 NADPH + 2 H + + CO 2

2. Неокислителелен етап:

Реагенти Продукти Ензими рибулоза 5-фосфат → рибоза 5-фосфат рибоза-5-фосфат изомераза рибулоза 5-фосфат → ксилулоза 5-фосфат рибулоза 5-фосфат 3-епимераза ксилулоза 5-фосфат + рибоза 5-фосфат → глицералдехид 3-фосфат + седохептулоза 7-фосфат транскетолаза седохептулоза 7-фосфат + глицералдехид 3-фосфат → еритроза 4-фосфат + фруктоза 6-фосфат трансалдолаза ксилулоза 5-фосфат + еритроза 4-фосфат → глицералдехид 3-фосфат + фруктоза 6-фосфат транскетолаза Нетна реакция:

3 рибулоза-5-фосфат → 1 рибоза-5-фосфат + 2 ксилулоза-5-фосфат → 2 фруктоза-6-фосфат + глицералдехид-3-фосфат

Регулаторни ензими: Глюкозо-6-фосфат дехидрогеназата е ензимът, контролиращ скоростта на този метаболитен път. [ <span title="This claim needs references to reliable sources. (October 2022)">необходим е цитат</span> ] . Той е алостерично стимулиран от NADP + и силно потиснат от NADPH . Съотношението NADPH:NADP + е основният начин за регулация на ензима и обикновено е около 100:1 в цитозола на черния дроб. . Това прави цитозола силно редуцираща среда. Път, използващ NADPH, образува NADP +, който насърчава глюкозо-6-фосфат дехидрогеназата да произвежда повече NADPH. Тази стъпка също се потиска от ацетил CoA .

Активността на G6PD също се регулира посттранслационно от цитоплазмената деацетилаза SIRT2 . SIRT2-медиираното деацетилиране и активиране на G6PD стимулира оксидативния клон на ПФП да доставя цитозолен NADPH, за да противодейства на оксидативното увреждане или да подпомогне <i id="mwAQU">de novo</i> липогенезата .

Еритроцити Няколко недостига в нивото на активност (не функция) на глюкозо-6-фосфат дехидрогеназата са наблюдавани като свързани с устойчивост към маларийния паразит Plasmodium falciparum сред индивиди от средиземноморски и африкански произход. Основата за тази резистентност може да е отслабването на мембраната на червените кръвни клетки (еритроцитът е клетката гостоприемник за паразита), така че тя да не може да поддържа жизнения цикъл на паразита достатъчно дълго за пълноценно развитие.

Вижте също

Дефицит на G6PD – наследствено заболяване, което нарушава пътя на пентозофосфата РНК Дефицит на тиамин Франк Дикенс FRS

Външни препратки

Химичната логика зад пътя на пентозофосфата в Карта на пентозофосфатния път – Homo sapiens Категория:Метаболизъм Категория:Въглехидрати Категория:Цикъл на лимонената киселина Категория:Обмяна на въглехидрати