stringtranslate.com

Пентозофосфатный путь

Пентозофосфатный путь

Пентозофосфатный путь (также называемый фосфоглюконатным путем , гексозомонофосфатным шунтом и HMP-шунтом ) представляет собой метаболический путь, параллельный гликолизу . [1] Он генерирует НАДФН и пентозы (5- углеродные сахара ), а также рибозо-5-фосфат , предшественник синтеза нуклеотидов . [1] Хотя пентозофосфатный путь действительно включает окисление глюкозы , его основная роль – анаболическая , а не катаболическая . Этот путь особенно важен в красных кровяных тельцах (эритроцитах). Реакции этого пути были выяснены в начале 1950-х годов Бернардом Хорекером и его сотрудниками. [2] [3]

На этом пути выделяются две отдельные фазы. Первая — это окислительная фаза, в ходе которой образуется НАДФН, а вторая — неокислительный синтез 5-углеродных сахаров. Для большинства организмов пентозофосфатный путь протекает в цитозоле ; у растений большинство этапов происходит в пластидах . [4]

Как и гликолиз , пентозофосфатный путь, по-видимому, имеет очень древнее эволюционное происхождение. Реакции этого пути в современных клетках в основном катализируются ферментами, однако они протекают и неферментативно в условиях, повторяющих условия Архейского океана , и катализируются ионами металлов , особенно ионов железа (Fe(II)). [5] Это говорит о том, что истоки этого пути могут восходить к пребиотическому миру.

Исход

Основными результатами пути являются:

Ароматические аминокислоты, в свою очередь, являются предшественниками многих путей биосинтеза, включая лигнин в древесине. [ нужна цитата ]

Пищевые пентозные сахара, полученные в результате переваривания нуклеиновых кислот, могут метаболизироваться по пентозофосфатному пути, а углеродные скелеты пищевых углеводов могут превращаться в гликолитические/глюконеогенные промежуточные продукты.

У млекопитающих ППС встречается исключительно в цитоплазме. У человека он наиболее активен в печени, молочных железах и коре надпочечников. [ нужна цитация ] PPP является одним из трех основных способов, с помощью которых организм создает молекулы с восстанавливающей способностью, на его долю приходится примерно 60% производства НАДФН у людей. [ нужна цитата ]

Одним из применений НАДФН в клетке является предотвращение окислительного стресса . Он восстанавливает глутатион посредством глутатионредуктазы , которая превращает реактивную H 2 O 2 в H 2 O под действием глутатионпероксидазы . Если он отсутствует, H 2 O 2 будет преобразован в свободные гидроксильные радикалы с помощью химии Фентона , которые могут атаковать клетку. Эритроциты, например, генерируют большое количество НАДФН посредством пентозофосфатного пути, который используется для восстановления глутатиона.

Перекись водорода также вырабатывается фагоцитами в процессе, часто называемом респираторным взрывом . [6]

Фазы

Окислительная фаза

В этой фазе две молекулы НАДФ + восстанавливаются до НАДФН , используя энергию превращения глюкозо-6-фосфата в рибулозо-5-фосфат .

Окислительная фаза пентозофосфатного пути.
Глюкозо-6-фосфат ( 1 ), 6-фосфоглюконо-δ-лактон ( 2 ), 6-фосфоглюконат ( 3 ), рибулозо-5-фосфат ( 4 )

Всю совокупность реакций можно резюмировать следующим образом:

Общая реакция на этот процесс такова:

Глюкозо-6-фосфат + 2 НАДФ + + H 2 O → рибулозо-5-фосфат + 2 НАДФН + 2 H + + CO 2

Неокислительная фаза

Неокислительная фаза пентозофосфатного пути

Чистая реакция: 3 рибулозо-5-фосфат → 1 рибозо-5-фосфат + 2 ксилулозо-5-фосфат → 2 фруктозо-6-фосфат + глицеральдегид-3-фосфат.

Регулирование

Глюкозо -6-фосфатдегидрогеназа является ферментом , контролирующим скорость этого пути . Аллостерически стимулируется НАДФ + и сильно ингибируется НАДФН . [7] Соотношение НАДФН:НАДФ + является основным способом регуляции фермента и обычно составляет около 100:1 в цитозоле печени . Это делает цитозоль высоковосстанавливающей средой. Путь использования НАДФН образует НАДФ + , который стимулирует глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу для производства большего количества НАДФН. Этот этап также ингибируется ацетил-КоА . [ нужна цитата ]

Активность G6PD также посттрансляционно регулируется цитоплазматической деацетилазой SIRT2 . SIRT2-опосредованное деацетилирование и активация G6PD стимулирует окислительную ветвь PPP для снабжения цитозольного НАДФН для противодействия окислительному повреждению или поддержки липогенеза de novo . [8] [9]

Эритроциты

Было обнаружено, что некоторые недостатки уровня активности (а не функции) глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы связаны с устойчивостью к малярийному паразиту Plasmodium falciparum среди лиц средиземноморского и африканского происхождения. Основанием для этой устойчивости может быть ослабление мембраны эритроцитов (эритроцит является клеткой-хозяином паразита), так что они не могут поддерживать жизненный цикл паразита достаточно долго для продуктивного роста. [10]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ аб Альфарук К.О., Ахмед С.Б., Эллиотт Р.Л. и др. (2020). «Динамика пентозофосфатного пути при раке и ее зависимость от внутриклеточного pH». Метаболиты . 10 : 285. дои : 10.3390/metabo10070285 . ПМК  7407102 . ПМИД  32664469.
  2. ^ Хорекер Б.Л., Смирниотис П.З., Сигмиллер Дж.Э. (1951). «Ферментативное превращение 6-фосфоглюконата в рибулозо-5-фосфат и рибозо-5-фосфат». Ж. Биол. Хим . 193 (1): 383–396. дои : 10.1016/S0021-9258(19)52464-4 . ПМИД  14907726.
  3. ^ Хорекер Б.Л. (2002). «Пентозофосфатный путь». Ж. Биол. Хим . 277 (50): 47965–47971. дои : 10.1074/jbc.X200007200 . ПМИД  12403765.
  4. ^ Крюгер, штат Нью-Джерси, фон Шавен А. (июнь 2003 г.). «Окислительный пентозофосфатный путь: структура и организация». Современное мнение в области биологии растений . 6 (3): 236–246. Бибкод : 2003COPB....6..236K. дои : 10.1016/S1369-5266(03)00039-6. ПМИД  12753973.
  5. ^ Келлер М.А., Турчин А.В., Ральсер М. (25 апреля 2014 г.). «Неферментативный гликолиз и реакции, подобные пентозофосфатному пути, в вероятном архейском океане». Молекулярная системная биология . 10 (4): 725. doi :10.1002/msb.20145228. ПМЦ 4023395 . ПМИД  24771084. 
  6. ^ Иммунология в MCG 1/cytotox
  7. ^ Voet Donald , Voet Джудит Дж. (2011). Биохимия (4-е изд.). Джон Уайли и сыновья. п. 894. ИСБН 978-0-470-57095-1.
  8. ^ Ван Ю.П., Чжоу Л.С., Чжао Ю.З., Ван С.В., Чен Л.Л., Лю LX, Лин ZQ, Ху FJ, Сунь Ю.П., Чжан Ю.И., Ян С., Ян Ю., Сюн Ю., Гуань К.Л., Е Д. (июнь 2014 г.). «Регуляция ацетилирования G6PD с помощью SIRT2 и KAT9 модулирует гомеостаз НАДФН и выживаемость клеток во время окислительного стресса». Журнал ЭМБО . 33 (12): 1304–20. дои : 10.1002/embj.201387224. ПМК 4194121 . ПМИД  24769394. 
  9. ^ Сюй С.Н., Ван Т.С., Ли X, Ван Ю.П. (сентябрь 2016 г.). «SIRT2 активирует G6PD, увеличивая выработку НАДФН и способствуя пролиферации клеток лейкемии». Научный представитель . 6 : 32734. Бибкод : 2016NatSR...632734X. дои : 10.1038/srep32734. ПМК 5009355 . ПМИД  27586085. 
  10. ^ Каппадоро М., Гирибальди Г., О'Брайен Э. и др. (октябрь 1998 г.). «Ранний фагоцитоз эритроцитов с дефицитом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (G6PD), паразитируемых Plasmodium falciparum, может объяснить защиту от малярии при дефиците G6PD». Кровь . 92 (7): 2527–34. дои : 10.1182/blood.V92.7.2527 . ПМИД  9746794.

Внешние ссылки