Persiapan Fase Pentosa dan Penyakit Terkait



itu jalan pentosa Fosfat, juga dikenal sebagai deviasi heksosa monofosfat, adalah jalur metabolisme dasar yang memiliki ribosom sebagai produk akhir, yang diperlukan untuk rute sintesis nukleotida dan asam nukleat, seperti DNA, RNA, ATP, NADH, FAD dan koenzim A.

Ini juga menghasilkan NADPH (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate), yang digunakan dalam berbagai reaksi enzimatik. Rute ini sangat dinamis dan mampu mengadaptasi produknya tergantung pada kebutuhan sesaat sel.

ATP (adenosin trifosfat) dianggap sebagai "mata uang energi" sel, karena hidrolisisnya dapat digabungkan ke berbagai reaksi biokimia.

Dengan cara yang sama, NADPH adalah mata uang energi esensial kedua untuk sintesis reduktif asam lemak, sintesis kolesterol, sintesis neurotransmitter, fotosintesis dan reaksi detoksifikasi, antara lain..

Meskipun NADPH dan NADH memiliki struktur yang serupa, mereka tidak dapat digunakan secara bergantian dalam reaksi biokimia. NADPH berpartisipasi dalam penggunaan energi bebas dalam oksidasi metabolit tertentu untuk biosintesis reduktif.

Sebaliknya, NADH terlibat dalam penggunaan energi bebas dari oksidasi metabolit untuk mensintesis ATP.

Indeks

  • 1 Sejarah dan lokasi
  • 2 fungsi
  • 3 Fase
    • 3.1 Fase oksidatif
    • 3,2 fase non-oksidatif
  • 4 Penyakit terkait
  • 5 Referensi

Sejarah dan lokasi

Indikasi keberadaan rute ini dimulai pada tahun 1930 berkat penyelidik Otto Warburg, kepada siapa penemuan NADP dikaitkan dengannya.+.

Pengamatan tertentu memungkinkan penemuan rute, khususnya kelanjutan respirasi di hadapan penghambat glikolisis, seperti ion fluoride.

Kemudian, pada tahun 1950 ilmuwan Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann dan Efraim Racker menggambarkan jalur pentosa fosfat.

Jaringan yang terlibat dalam sintesis kolesterol dan asam lemak, seperti kelenjar susu, jaringan adiposa dan ginjal, memiliki konsentrasi tinggi enzim pentosa fosfat.

Hati juga merupakan jaringan penting untuk jalur ini: sekitar 30% dari oksidasi glukosa dalam jaringan ini terjadi berkat enzim dari jalur pentosa fosfat.

Fungsi

Jalur pentosa fosfat bertanggung jawab untuk menjaga homeostasis karbon di dalam sel. Demikian juga, jalur mensintesis prekursor nukleotida dan molekul yang terlibat dalam sintesis asam amino (blok struktural peptida dan protein).

Ini adalah sumber utama mengurangi daya untuk reaksi enzimatik. Selain itu, ia menyediakan molekul yang diperlukan untuk reaksi anabolik dan untuk proses pertahanan melawan stres oksidatif. Fase terakhir trek sangat penting dalam proses redoks dalam situasi stres.

Fase

Jalur pentosa fosfat terdiri dari dua fase dalam sitosol seluler: yang oksidatif, yang menghasilkan NADPH dengan oksidasi glukosa-6-fosfat menjadi ribosa-5-fosfat; dan non-oksidatif, yang melibatkan interkonversi gula dari tiga, empat, lima, enam dan tujuh karbon.

Rute ini menyajikan reaksi bersama dengan siklus Calvin dan dengan jalur Entner-Doudoroff, yang merupakan alternatif untuk glikolisis.

Fase oksidatif

Fase oksidatif dimulai dengan dehidrogenasi molekul glukosa-6-fosfat pada karbon 1. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim glukosa-6-fosfat dehidrogenase, yang memiliki kekhususan tinggi oleh NADP+.

Produk dari reaksi ini adalah 6-phosphonoglucono-δ-lactone. Kemudian, produk ini dihidrolisis oleh enzim laktonase untuk menghasilkan 6-fosfoglukonat. Senyawa yang terakhir diambil oleh enzim 6-phosphogluconate dehydrogenase dan menjadi ribulosa 5-phosphate.

Enzim fosfopentosa isomerase mengkatalisis langkah terakhir fase oksidatif, yang melibatkan sintesis ribosa 5-fosfat oleh isomerisasi ribulosa 5-fosfat.

Rangkaian reaksi ini menghasilkan dua molekul NADPH dan satu molekul ribosa 5-fosfat per molekul glukosa 6-fosfat yang memasuki jalur enzimatik ini.

Dalam beberapa sel, persyaratan NADPH lebih besar daripada persyaratan ribosa 5-fosfat. Oleh karena itu, enzim transketolase dan transaldolase mengambil ribosa 5-fosfat dan mengubahnya menjadi gliseraldehida 3-fosfat dan fruktosa 6-fosfat, memberikan jalan ke fase non-oksidatif. Dua senyawa terakhir ini dapat memasuki jalur glikolitik.

Fase non-oksidatif

Fase dimulai dengan reaksi epimerisasi yang dikatalisis oleh enzim pentosa-5-fosfat epimerase. Ribulosa-5-fosfat diambil oleh enzim ini dan dikonversi menjadi xilulosa-5-fosfat.

Produk ini diambil oleh enzim transketolase yang bekerja bersama dengan koenzim tiamin pirofosfat (TTP), yang mengkatalisis lintasan xilulosa-5-fosfat menjadi ribosa-5-fosfat. Dengan transfer ketosa ke aldosa, gliseraldehida-3-fosfat dan sedoheptulosa-7-fosfat diproduksi.

Selanjutnya, enzim transaldolase mentransfer C3 dari molekul sedoheptulosa-7-fosfat ke gliseraldehida-3-fosfat, yang menghasilkan gula empat karbon (erythrose-4-fosfat) dan gula enam karbon (fruktosa-6). -fosfat). Produk-produk ini mampu memberi makan jalur glikolitik.

Enzim transketosala bertindak lagi untuk mentransfer C2 dari xylulose-5-fosfat ke erythrose-4-fosfat, menghasilkan fruktosa-6-fosfat dan gliseraldehida-3-fosfat. Seperti pada langkah sebelumnya, produk-produk ini dapat masuk ke dalam glikolisis.

Fase kedua ini menghubungkan jalur yang menghasilkan NADPH dengan mereka yang bertanggung jawab untuk mensintesis ATP dan NADH. Selain itu, produk fruktosa-6-fosfat dan gliseraldehida-3-fosfat dapat memasuki glukoneogenesis.

Penyakit terkait

Berbagai patologi terkait dengan jalur pentosa fosfat, antara penyakit neuromuskuler dan berbagai jenis kanker..

Sebagian besar studi klinis fokus pada mengukur aktivitas dehidrogenase glukosa-6-fosfat, karena itu adalah enzim utama yang bertanggung jawab untuk mengatur jalur.

Dalam sel darah milik individu yang rentan terhadap anemia, mereka memiliki aktivitas enzimatik rendah dehidrogenase glukosa-6-fosfat. Sebaliknya, garis sel yang terkait dengan karsinoma di laring menunjukkan aktivitas enzim yang tinggi.

NADPH terlibat dalam produksi glutathione, molekul peptida kunci dalam perlindungan terhadap spesies oksigen reaktif, yang terlibat dalam stres oksidatif.

Berbagai jenis kanker mengarah pada aktivasi jalur pentosa dan berhubungan dengan metastasis, angiogenesis, dan respons terhadap kemoterapi dan perawatan radioterapi..

Di sisi lain, penyakit granulomatosa kronis berkembang ketika ada kekurangan dalam produksi NADPH.

Referensi

  1. Berg, J.M., Tymoczko, J.L., Stryer, L (2002). Biokimia. WH Freeman
  2. Konagaya, M., Konagaya, Y., Horikawa, H., & Iida, M. (1990). Pentosa jalur fosfat pada penyakit neuromuskuler-evaluasi aktivitas otot dehidrogenase glukosa 6-fosfat dan kandungan RNA. Rinsho shinkeigak. Neurologi klinis, 30(10), 1078-1083.
  3. Kowalik, M.A., Columbano, A., & Perra, A. (2017). Peran yang muncul dari jalur pentosa fosfat dalam karsinoma hepatoseluler. Perbatasan dalam onkologi, 7, 87.
  4. Patra, K. C., & Hay, N. (2014). Jalur pentosa fosfat dan kanker. Tren dalam ilmu biokimia, 39(8), 347-354.
  5. Stincone, A., Prigione, A., Cramer, T., Wamelink, M., Campbell, K., Cheung, E., ... & Keller, M. A. (2015). Kembalinya metabolisme: biokimia dan fisiologi jalur pentosa fosfat. Ulasan Biologis, 90(3), 927-963.
  6. Voet, D., & Voet, J. G. (2013). Biokimia. Penerbit Artmed.