Vía de las pentosas fosfato
La vía de las pentosas fosfato (también llamada vía del fosfogluconato y derivación de la hexosa monofosfato o derivación HMP ) es una vía metabólica paralela a la glucólisis . [1] Genera NADPH y pentosas ( azúcares de cinco carbonos ), así como ribosa 5-fosfato , un precursor para la síntesis de nucleótidos . [1] Si bien la vía de las pentosas fosfato implica la oxidación de la glucosa , su función principal es anabólica en lugar de catabólica . La vía es especialmente importante en los glóbulos rojos (eritrocitos). Las reacciones de la vía fueron dilucidadas a principios de la década de 1950 por Bernard Horecker y colaboradores. [2] [3]
Existen dos fases distintas en la vía. La primera es la fase oxidativa , en la que se genera NADPH, y la segunda es la síntesis no oxidativa de azúcares de cinco carbonos. En la mayoría de los organismos, la vía de las pentosas fosfato tiene lugar en el citosol ; en las plantas, la mayoría de los pasos tienen lugar en los plástidos . [4]
Al igual que la glucólisis , la vía de las pentosas fosfato parece tener un origen evolutivo muy antiguo. Las reacciones de esta vía son catalizadas principalmente por enzimas en las células modernas, sin embargo, también ocurren de manera no enzimática en condiciones que replican las del océano Arcaico , y son catalizadas por iones metálicos , particularmente iones ferrosos (Fe(II)). [5] Esto sugiere que los orígenes de la vía podrían remontarse al mundo prebiótico.
Resultado
Los principales resultados de la vía son:
- La generación de equivalentes reductores, en forma de NADPH, utilizados en reacciones de biosíntesis reductora dentro de las células (por ejemplo, síntesis de ácidos grasos ).
- Producción de ribosa 5-fosfato (R5P), utilizada en la síntesis de nucleótidos y ácidos nucleicos.
- Producción de eritrosa 4-fosfato (E4P) utilizada en la síntesis de aminoácidos aromáticos .
Los aminoácidos aromáticos, a su vez, son precursores de muchas vías biosintéticas, incluida la lignina de la madera. [ cita requerida ]
Los azúcares pentosos dietéticos derivados de la digestión de ácidos nucleicos pueden metabolizarse a través de la vía de la pentosa fosfato, y los esqueletos de carbono de los carbohidratos dietéticos pueden convertirse en intermediarios glucolíticos/gluconeogénicos.
En los mamíferos, la PPP se produce exclusivamente en el citoplasma. En los seres humanos, se encuentra con mayor actividad en el hígado, las glándulas mamarias y la corteza suprarrenal. [ cita requerida ] La PPP es una de las tres formas principales en las que el cuerpo crea moléculas con poder reductor y representa aproximadamente el 60% de la producción de NADPH en los seres humanos. [ cita requerida ]
Uno de los usos del NADPH en la célula es prevenir el estrés oxidativo . Reduce el glutatión a través de la glutatión reductasa , que convierte el H 2 O 2 reactivo en H 2 O por la glutatión peroxidasa . Si no está presente, el H 2 O 2 se convertiría en radicales libres de hidroxilo por la química de Fenton , que pueden atacar a la célula. Los eritrocitos, por ejemplo, generan una gran cantidad de NADPH a través de la vía de las pentosas fosfato para utilizar en la reducción del glutatión.
Los fagocitos también generan peróxido de hidrógeno en un proceso al que a menudo se denomina estallido respiratorio . [6]
Fases
Fase oxidativa
En esta fase, dos moléculas de NADP + se reducen a NADPH , utilizando la energía de la conversión de glucosa-6-fosfato en ribulosa 5-fosfato .
Glucosa-6-fosfato ( 1 ), 6-fosfoglucono-δ-lactona ( 2 ), 6-fosfogluconato ( 3 ), ribulosa 5-fosfato ( 4 )
El conjunto completo de reacciones se puede resumir de la siguiente manera:
| Reactivos | Productos | Enzima | Descripción |
|---|---|---|---|
| Glucosa 6-fosfato + NADP+ | → 6-fosfoglucono-δ-lactona + NADPH | glucosa 6-fosfato deshidrogenasa | Deshidrogenación . El hidroxilo del carbono 1 de la glucosa 6-fosfato se transforma en un carbonilo, generando una lactona y, en el proceso, se genera NADPH . |
| 6-fosfoglucono-δ-lactona + H 2 O | → 6-fosfogluconato + H + | 6-fosfogluconolactonasa | Hidrólisis |
| 6-fosfogluconato + NADP + | → ribulosa 5-fosfato + NADPH + CO 2 | 6-fosfogluconato deshidrogenasa | Descarboxilación oxidativa . El NADP + es el aceptor de electrones, generando otra molécula de NADPH , un CO2 y ribulosa 5-fosfato . |
La reacción general para este proceso es:
- Glucosa 6-fosfato + 2 NADP + + H2O → ribulosa 5-fosfato + 2 NADPH + 2 H + + CO2
Fase no oxidativa
Reacción neta: 3 ribulosa-5-fosfato → 1 ribosa-5-fosfato + 2 xilulosa-5-fosfato → 2 fructosa-6-fosfato + gliceraldehído-3-fosfato
Regulación
La glucosa-6-fosfato deshidrogenasa es la enzima que controla la velocidad de esta vía [ cita requerida ] . Es estimulada alostéricamente por NADP + e inhibida fuertemente por NADPH . [7] La relación de NADPH:NADP + es el modo principal de regulación de la enzima y normalmente es de alrededor de 100:1 en el citosol del hígado [ cita requerida ] . Esto hace que el citosol sea un entorno altamente reductor. Una vía que utiliza NADPH forma NADP + , que estimula a la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa para producir más NADPH. Este paso también es inhibido por acetil CoA . [ cita requerida ]
La actividad de G6PD también está regulada postraduccionalmente por la desacetilasa citoplasmática SIRT2 . La desacetilación y activación de G6PD mediada por SIRT2 estimula la rama oxidativa de PPP para suministrar NADPH citosólico para contrarrestar el daño oxidativo o apoyar la lipogénesis de novo . [8] [9]
Eritrocitos
Se ha observado que varias deficiencias en el nivel de actividad (no de función) de la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa están asociadas con la resistencia al parásito de la malaria Plasmodium falciparum entre individuos de ascendencia mediterránea y africana. La base de esta resistencia puede ser un debilitamiento de la membrana de los glóbulos rojos (el eritrocito es la célula huésped del parásito) de modo que no puede sostener el ciclo de vida del parásito durante el tiempo suficiente para el crecimiento productivo. [10]
Véase también
- Deficiencia de G6PD : una enfermedad hereditaria que altera la vía de las pentosas fosfato
- ARN
- Deficiencia de tiamina
- Frank Dickens, autor de libros electrónicos
Referencias
- ^ ab Alfarouk KO, Ahmed SB, Elliott RL, et al. (2020). "La dinámica de la vía de las pentosas fosfato en el cáncer y su dependencia del pH intracelular". Metabolitos . 10 : 285. doi : 10.3390/metabo10070285 . PMC 7407102 . PMID 32664469.
- ^ Horecker BL, Smyrniotis PZ, Seegmiller JE (1951). "La conversión enzimática de 6-fosfogluconato a ribulosa-5-fosfato y ribosa-5-fosfato". J. Biol. Chem . 193 (1): 383–396. doi : 10.1016/S0021-9258(19)52464-4 . PMID 14907726.
- ^ Horecker BL (2002). "La vía de las pentosas fosfato". J. Biol. Chem . 277 (50): 47965–47971. doi : 10.1074/jbc.X200007200 . PMID 12403765.
- ^ Kruger NJ, von Schaewen A (junio de 2003). "La vía oxidativa de la pentosa fosfato: estructura y organización". Current Opinion in Plant Biology . 6 (3): 236–246. Bibcode :2003COPB....6..236K. doi :10.1016/S1369-5266(03)00039-6. PMID 12753973.
- ^ Keller MA, Turchyn AV, Ralser M (25 de abril de 2014). "Reacciones similares a la glicólisis no enzimática y la vía de las pentosas fosfato en un océano arcaico plausible". Biología de sistemas moleculares . 10 (4): 725. doi :10.1002/msb.20145228. PMC 4023395 . PMID 24771084.
- ^ Inmunología en MCG 1/citotoxicidad
- ^ Voet Donald , Voet Judith G (2011). Bioquímica (4ª ed.). John Wiley e hijos. pag. 894.ISBN 978-0-470-57095-1.
- ^ Wang YP, Zhou LS, Zhao YZ, Wang SW, Chen LL, Liu LX, Ling ZQ, Hu FJ, Sun YP, Zhang JY, Yang C, Yang Y, Xiong Y, Guan KL, Ye D (junio de 2014). "La regulación de la acetilación de G6PD por SIRT2 y KAT9 modula la homeostasis de NADPH y la supervivencia celular durante el estrés oxidativo". Revista EMBO . 33 (12): 1304–20. doi :10.1002/embj.201387224. PMC 4194121 . PMID 24769394.
- ^ Xu SN, Wang TS, Li X, Wang YP (septiembre de 2016). "SIRT2 activa G6PD para mejorar la producción de NADPH y promover la proliferación de células leucémicas". Sci Rep . 6 : 32734. Bibcode :2016NatSR...632734X. doi :10.1038/srep32734. PMC 5009355 . PMID 27586085.
- ^ Cappadoro M, Giribaldi G, O'Brien E, et al. (octubre de 1998). "La fagocitosis temprana de eritrocitos deficientes en glucosa-6-fosfato deshidrogenasa (G6PD) parasitados por Plasmodium falciparum puede explicar la protección contra la malaria en la deficiencia de G6PD". Blood . 92 (7): 2527–34. doi : 10.1182/blood.V92.7.2527 . PMID 9746794.
Enlaces externos
- La lógica química detrás de la vía de las pentosas fosfato
- Ruta de las pentosas + fosfato en los encabezados de materias médicas (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU.
- Mapa de la vía de las pentosas fosfato – Homo sapiens
