Глюкозо-6-фосфат ( G6P , иногда называемый эфиром Робисона ) представляет собой глюкозный сахар , фосфорилированный по гидроксигруппе на углероде 6. Этот дианион очень распространен в клетках , поскольку большая часть глюкозы, поступающей в клетку, фосфорилируется именно таким образом.
Из-за своего выдающегося положения в клеточной химии , глюкозо-6-фосфат имеет много возможных судеб внутри клетки. Он находится в начале двух основных метаболических путей : гликолиза и пентозофосфатного пути .
В дополнение к этим двум метаболическим путям, глюкозо-6-фосфат может также преобразовываться в гликоген или крахмал для хранения. Это хранение находится в печени и мышцах в форме гликогена для большинства многоклеточных животных , и во внутриклеточном крахмале или гранулах гликогена для большинства других организмов.
В клетке глюкозо-6-фосфат образуется путем фосфорилирования глюкозы на шестом атоме углерода. Это катализируется ферментом гексокиназой в большинстве клеток, а у высших животных — глюкокиназой в некоторых клетках, особенно в клетках печени. В этой реакции расходуется один эквивалент АТФ .
Соединение C00031 в базе данных путей KEGG . Фермент 2.7.1.1 в базе данных путей KEGG . Соединение C00668 в базе данных путей KEGG . Реакция R01786 в базе данных путей KEGG .
Основная причина немедленного фосфорилирования глюкозы — предотвращение диффузии из клетки. Фосфорилирование добавляет заряженную фосфатную группу, поэтому глюкозо-6-фосфат не может легко пересечь клеточную мембрану .
Глюкозо-6-фосфат также образуется в процессе гликогенолиза из глюкозо-1-фосфата — первого продукта распада полимеров гликогена .
Когда отношение НАДФ + к НАДФН увеличивается, организму необходимо производить больше НАДФН (восстанавливающего агента для нескольких реакций, таких как синтез жирных кислот и восстановление глутатиона в эритроцитах ). [1] Это приведет к дегидрированию G6P до 6-фосфоглюконата глюкозо- 6-фосфатдегидрогеназой . [1] Эта необратимая реакция является начальным этапом пентозофосфатного пути, который генерирует полезный кофактор НАДФН, а также рибулозо-5-фосфат , источник углерода для синтеза других молекул. [1] Кроме того, если организму нужны нуклеотидные предшественники ДНК для роста и синтеза, G6P также будет дегидрироваться и входить в пентозофосфатный путь. [1]
Если клетке нужна энергия или углеродный скелет для синтеза, то глюкозо-6-фосфат направляется на гликолиз . [2] Глюкозо - 6-фосфат сначала изомеризуется во фруктозо-6-фосфат фосфоглюкозоизомеразой , которая использует магний в качестве кофактора . [2]
Соединение C00668 в базе данных путей KEGG . Фермент 5.3.1.9 в базе данных путей KEGG . Соединение C05345 в базе данных путей KEGG . Реакция R00771 в базе данных путей KEGG .
Эта реакция преобразует глюкозо-6-фосфат во фруктозо-6-фосфат в процессе подготовки к фосфорилированию до фруктозо-1,6-бисфосфата . [2] Добавление второй фосфорильной группы для получения фруктозо-1,6-бисфосфата является необратимым шагом, и поэтому используется для необратимого расщепления глюкозо-6-фосфата с целью получения энергии для производства АТФ посредством гликолиза .
Нажмите на гены, белки и метаболиты ниже, чтобы перейти к соответствующим статьям. [§ 1]
Если уровень глюкозы в крови высок, организму нужен способ хранения избытка глюкозы. После преобразования в G6P молекула может быть превращена в глюкозо-1-фосфат с помощью фосфоглюкомутазы . Затем глюкозо-1-фосфат может быть объединен с уридинтрифосфатом (UTP) для образования UDP-глюкозы , что происходит за счет гидролиза UTP, высвобождая фосфат. Теперь активированная UDP-глюкоза может присоединяться к растущей молекуле гликогена с помощью гликогенсинтазы . Это очень эффективный механизм хранения глюкозы, поскольку организму требуется всего 1 АТФ для хранения 1 молекулы глюкозы и практически нет энергии для ее извлечения из хранилища. Важно отметить, что глюкозо-6-фосфат является аллостерическим активатором гликогенсинтазы, что имеет смысл, поскольку при высоком уровне глюкозы организм должен хранить избыток глюкозы в виде гликогена. С другой стороны, гликогенсинтаза ингибируется, когда она фосфорилируется протеинкиназой во время сильного стресса или низкого уровня глюкозы в крови, посредством гормональной индукции глюкагоном или адреналином .
Когда организму нужна глюкоза для получения энергии, гликогенфосфорилаза с помощью ортофосфата может отщепить молекулу от цепи гликогена. Расщепленная молекула находится в форме глюкозо-1-фосфата, который может быть преобразован в G6P фосфоглюкомутазой. Затем фосфорильная группа на G6P может быть отщеплена глюкозо-6-фосфатазой, так что может образоваться свободная глюкоза. Эта свободная глюкоза может проходить через мембраны и может попадать в кровоток, чтобы перемещаться в другие места организма.
Клетки печени экспрессируют трансмембранный фермент глюкозо-6-фосфатазу в эндоплазматическом ретикулуме. Каталитический участок находится на люменальной поверхности мембраны и удаляет фосфатную группу из глюкозо-6-фосфата, образующегося во время гликогенолиза или глюконеогенеза . Свободная глюкоза транспортируется из эндоплазматического ретикулума через GLUT7 и высвобождается в кровоток через GLUT2 для поглощения другими клетками. В мышечных клетках этот фермент отсутствует, поэтому миофибриллы используют глюкозо-6-фосфат в своих собственных метаболических путях, таких как гликолиз. Важно, что это не позволяет миоцитам высвобождать в кровь запасы гликогена, которые они получили.