Пентоз фосфатын суваг

Пентоз фосфатын суваг (фосфоглюконатын суваг ба гексоз монофосфатийн шилжилт гэж нэрлэдэг) нь гликолизтэй зэрэгцээ байдаг бодисын солилцооны суваг юм. Энэ нь NADPH(Никотинамид аденины динуклеотид фосфат) ба пентоз, нуклеотидын нийлэгжилтийн урьдчилсан нөхцөл болох 5-фосфат бүхий рибоз үүсгэдэг. Пентозын фосфатын суваг нь глюкозын исэлдэлтийг агуулдаг боловч түүний үндсэн үүрэг нь катаболик биш анаболик үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ суваг нь ялангуяа цусны улаан эс (эритроцит) -д маш чухал юм.

Уг сувагт хоёр өөр үе шат байдаг. Эхнийх нь исэлдэлтийн үе ба үүнд NADPH үүсдэг, хоёр дугаарт 5-нүүрстөрөгчийн чихэрийн исэлддэггүй синтез юм. Ихэнх организмын хувьд пентоз фосфатын суваг цитозолоор явагддаг; ургамалд ихэнх алхамууд нь пластид хэлбэрээр явагддаг.

Гликолизын нэгэн адил пентоз фосфатын суваг нь маш эртний хувьслын гарал үүсэлтэй байдаг. Уг сувагын үүсэл нь пребиотик ертөнцөөс эхлэлтэй.(Archean-Археан үе)

Үр ашиг

Сувагийн үндсэн үр дүнгүүд нь:

Эсийн доторх биосинтезын урвалд ашиглагддаг NADPH хэлбэрийн эквивалентуудыг бууруулдаг (жишээ нь тосны хүчлийн нийлэгжилт).
Нуклеотид ба нуклейн хүчлүүдийн синтезд ашигладаг 5-фосфат (R5P) рибозын үйлдвэрлэл.
Үнэрт амин хүчлийн синтез хийхэд ашигладаг 4-фосфат (E4P) үйлдвэрлэх.

Үнэрт амин хүчил нь эргээд олон биосинтетик суваг, түүний доторхи лигниний урьдал нөхцөл юм.

Хөхтөн амьтдын хувьд PPP нь зөвхөн цитоплазмд тохиолддог. Хүний хувьд энэ нь элэг, хөхний булчирхай, бөөрний дээд булчирхайд хамгийн идэвхтэй байдаг. PPP нь хүний биед үүсэх NADPH үйлдвэрлэлийн 60 орчим хувийг эзэлдэг бөгөөд хүчийг бууруулж молекулыг үүсгэдэг гурван үндсэн аргын нэг юм.

Эсийн дотор NADPH-ийн хэрэглээний нэг нь исэлдэлтийн стрессээс урьдчилан сэргийлэх явдал юм. Энэ нь глутатионы редуктазаар багасгадаг ба глутатион пероксидазаар реактив H2O2-г H2O болгон хувиргадаг. Хэрэв байхгүй бол H2O2 нь Фентон химийн аргаар гидроксил чөлөөт радикал руу хувирч, эсэд халдаж болно. Жишээлбэл, эритроцитууд глутатионы хэмжээг бууруулахад ашиглахын тулд пентозын фосфатын замаар дамжин их хэмжээний NADPH үүсгэдэг.

Амьсгалын тэсрэлт гэж нэрлэгддэг үйл явцад устөрөгчийн хэт исэл нь фагоцитуудад үүсдэг.

Үе шатууд

Исэлдүүлэх үе

Энэ үе шатанд NADP + хоёр молекулыг NADPH болгон бууруулж глюкоз-6-фосфатыг рибулоз 5-фосфат болгон хувиргах энергийг ашигладаг.

Пентоз фосфатын сувагийн исэлдэлтийн үе.
Glucose-6-phosphate (1), 6-phosphoglucono-δ-lactone (2), 6-phosphogluconate (3), ribulose 5-phosphate (4)

Урвалын бүхэл хэсгийг дараах байдлаар нэгтгэж болно.:

Урвалжуулагч бодисууд	Бүтээгдэхүүн	Ферментийн	Тайлбар
Glucose 6-phosphate + NADP+	→ 6-phosphoglucono-δ-lactone + NADPH	glucose 6-phosphate dehydrogenase	Шингэн алдалт. Глюкоз 6-фосфатын 1-р нүүрстөрөгчийн гидроксил нь карбонил болж, лактон үүсгэдэг ба энэ процесст NADPH үүсдэг.
6-phosphoglucono-δ-lactone + H₂O	→ 6-phosphogluconate + H⁺	6-phosphogluconolactonase	Гидролиз
6-phosphogluconate + NADP⁺	→ ribulose 5-phosphate + NADPH + CO₂	6-phosphogluconate dehydrogenase	Исэлдүүлэгч декарбоксилизаци. NADP + нь электрон хүлээн авагч бөгөөд NADPH-ийн өөр нэг молекул, CO2, рибулоз 5-фосфат үүсгэдэг.

Энэ үйл явцын ерөнхий хариу үйлдэл нь

Glucose 6-phosphate + 2 NADP⁺ + H₂O → ribulose 5-phosphate + 2 NADPH + 2 H⁺ + CO₂

Хоргүйжүүлэх үе шат

Пентоз фосфатын сувагийн хоргүйжүүлэх үе шат

Урвалжуулагч бодисууд	Бүтээгдэхүүн	Ферментүүд
ribulose 5-phosphate	→ ribose 5-phosphate	Ribose-5-phosphate isomerase
ribulose 5-phosphate	→ xylulose 5-phosphate	Ribulose 5-Phosphate 3-Epimerase
xylulose 5-phosphate + ribose 5-phosphate	→ glyceraldehyde 3-phosphate + sedoheptulose 7-phosphate	transketolase
sedoheptulose 7-phosphate + glyceraldehyde 3-phosphate	→ erythrose 4-phosphate + fructose 6-phosphate	transaldolase
xylulose 5-phosphate + erythrose 4-phosphate	→ glyceraldehyde 3-phosphate + fructose 6-phosphate	transketolase

Цэвэр урвал: 3 ribulose-5-phosphate → 1 ribose-5-phosphate + 2 xylulose-5-phosphate → 2 fructose-6-phosphate + glyceraldehyde-3-phosphate

Зохицуулалт

Глюкоз-6-фосфат дегидрогеназа нь энэ сувагийн хувь хэмжээг хянах фермент юм. Энэ нь NADP + -ийг бүхэлд нь өдөөдөг бөгөөд NADPH-ийг хүчтэй дарангуйлдаг. NADPH: NADP + -ийн харьцаа нь ихэвчлэн элэгний цитозолоор 100: 1 орчим байдаг. Энэ нь цитозолыг маш ихээр бууруулдаг орчин болгодог. NADPH-ийг ашигладаг зам нь NADP + үүсгэдэг бөгөөд энэ нь глюкоз-6-фосфат дегидрогеназыг илүү NADPH үүсгэхэд өдөөж өгдөг. Энэ алхамыг ацетил КоА дарангуйлдаг.

G6PD-ийн идэвхжил нь цитоплазмын deacetylase SIRT2-ийн хөрвүүлэг дараахь байдлаар зохицуулагддаг. SIRT2 зуучлагдсан deacetylation ба G6PD-ийн идэвхжил нь исэлдэлтийн эвдрэлийг арилгах эсвэл де-ново липогенезийг дэмжих цитозолын NADPH-ийг хангахын тулд PPP-ийн исэлдэлтийн салбарыг өдөөдөг.

Эритроцитууд

Глюкоз-6-фосфат дегидрогеназын үйл ажиллагааны хэд хэдэн дутагдал нь Газар дундын тэнгис, Африк гаралтай хүмүүсийн дунд хумхаа өвчний паразит Plasmodium falciparum-ийн эсэргүүцэлтэй холбоотой гэж ажиглагдаж байсан. Энэхүү эсэргүүцлийн үндэс нь улаан эсийн мембраны сулрал (эритроцитууд шимэгч хорхойн эс юм) бөгөөд энэ нь шим тэжээлийн амьдралын мөчлөгийг үр бүтээлтэй ургахад хангалттай хугацаагаар хадгалах чадваргүй юм.

Ашигласан материал

Keller, Markus A.; Turchyn, Alexandra V.; Ralser, Markus (25 April 2014). "Non-enzymatic glycolysis and pentose phosphate pathway-like reactions in a plausible Archean ocean". Molecular Systems Biology. 10 (4): 725. doi:10.1002/msb.20145228. PMC 4023395. PMID 24771084. Retrieved 23 February 2015.
Immunology at MCG 1/cytotox