Caminhos das Pentoses: Fases e Doenças Relacionadas
A via das pentoses- fosfato, também conhecida como desvio de hexoses monofosfato, é uma via metabólica fundamental que possui ribossomas como produto final, necessários para as rotas de síntese de nucleotídeos e ácidos nucleicos, como DNA, RNA, ATP, NADH, FAD e coenzima A.
Também produz NADPH (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato), usado em várias reações enzimáticas. Esta rota é muito dinâmica e capaz de adaptar seus produtos dependendo das necessidades momentâneas das células.
O ATP (adenosina trifosfato) é considerado a "moeda energética" da célula, porque sua hidrólise pode ser acoplada a uma ampla gama de reações bioquímicas.
Da mesma forma, o NADPH é uma segunda moeda energética essencial para a síntese redutora de ácidos graxos, síntese de colesterol, síntese de neurotransmissores, reações de fotossíntese e desintoxicação, entre outros.
Embora o NADPH e o NADH sejam semelhantes em estrutura, eles não podem ser usados de forma intercambiável em reações bioquímicas. O NADPH participa do uso de energia livre na oxidação de certos metabólitos para a biossíntese redutiva.
Em contraste, o NADH está envolvido no uso de energia livre a partir da oxidação de metabólitos para sintetizar o ATP.
História e localização
A evidência da existência desta rota começou em 1930 graças ao pesquisador Otto Warburg, que é creditado com a descoberta do NADP +.
Certas observações permitiram a descoberta da rota, particularmente a continuação da respiração na presença de inibidores da glicólise, como o íon flúor.
Então, em 1950, os cientistas Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann e Efraim Racker descreveram a via das pentoses-fosfato.
Os tecidos envolvidos na síntese de colesterol e ácidos graxos, como as glândulas mamárias, o tecido adiposo e os rins, apresentam altas concentrações de enzimas fosfato de pentose.
O fígado também é um tecido importante para essa via: aproximadamente 30% da oxidação da glicose nesse tecido ocorre graças às enzimas da via das pentoses fosfato.
Funções
A via das pentoses fosfato é responsável por manter a homeostase do carbono na célula. Da mesma forma, a via sintetiza os precursores de nucleotídeos e moléculas envolvidas na síntese de aminoácidos (os blocos estruturais de peptídeos e proteínas).
É a principal fonte de poder redutor das reações enzimáticas. Além disso, fornece as moléculas necessárias para reações anabólicas e para processos de defesa contra o estresse oxidativo. A última fase do caminho é crítica em processos redox sob situações de estresse.
Fases
A via das pentoses-fosfato consiste em duas fases no citosol celular: uma oxidativa, que gera NADPH com a oxidação da glicose-6-fosfato na ribose-5-fosfato; e um não oxidativo, o que implica a interconversão dos açúcares de três, quatro, cinco, seis e sete carbonos.
Esta rota apresenta reações compartilhadas com o ciclo de Calvin e a via Entner-Doudoroff, que é uma alternativa à glicólise.
Fase oxidativa
A fase oxidativa começa com a desidrogenação da molécula de glicose-6-fosfato no carbono 1. Esta reação é catalisada pela enzima glicose-6-fosfato desidrogenase, que possui alta especificidade para NADP +.
O produto desta reação é 6-fosfonoglucono-δ-lactona. Então, este produto é hidrolisado pela enzima lactonase para dar 6-fosfogluconato. Este último composto é absorvido pela enzima 6-fosfogluconato desidrogenase e torna-se 5-fosfato de ribulose.
A enzima fosfopentose isomerase catalisa a etapa final da fase oxidativa, que envolve a síntese da ribose 5-fosfato pela isomerização da ribulose 5-fosfato.
Esta série de reações produz duas moléculas de NADPH e uma molécula de ribose 5-fosfato por molécula de 6-fosfato de glicose que entra nesta via enzimática.
Em algumas células, os requisitos do NADPH são superiores aos da ribose 5-fosfato. Portanto, as enzimas transcetolase e transaldolase tomam ribose 5-fosfato e o convertem em gliceraldeído 3-fosfato e frutose 6-fosfato, dando lugar à fase não-oxidativa. Estes dois últimos compostos podem entrar na via glicolítica.
Fase não oxidativa
A fase começa com uma reação de epimerização catalisada pela enzima epimerase pentose-5-fosfato. A ribulose-5-fosfato é absorvida por esta enzima e convertida em xilulose-5-fosfato.
O produto é absorvido pela enzima transcetolase que atua em conjunto com a coenzima tiamina pirofosfato (TTP), que catalisa a passagem de xilulose-5-fosfato para ribose-5-fosfato. Com a transferência de cetose para aldose, gliceraldeído-3-fosfato e sedoheptulose-7-fosfato são produzidos.
Em seguida, a enzima transaldolase transfere o C3 da molécula de sedoheptulose-7-fosfato para o gliceraldeído-3-fosfato, que produz um açúcar de quatro carbonos (eritrose-4-fosfato) e um açúcar de seis carbonos (frutose-6). -Fosfato). Esses produtos são capazes de alimentar a via glicolítica.
A enzima transketosala atua novamente para transferir um C2 do xilulose-5-fosfato para o eritrose-4-fosfato, resultando em frutose-6-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato. Como no passo anterior, esses produtos podem entrar na glicólise.
Esta segunda fase conecta os caminhos que geram NADPH com os responsáveis pela síntese de ATP e NADH. Além disso, os produtos frutose-6-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato podem entrar em gliconeogênese.
Doenças relacionadas
Diferentes patologias estão relacionadas à via do fosfato de pentose, entre estas doenças neuromusculares e diferentes tipos de câncer.
A maioria dos estudos clínicos se concentra na quantificação da atividade da glicose-6-fosfato desidrogenase, por ser a principal enzima responsável pela regulação da via.
Nas células sangüíneas pertencentes a indivíduos suscetíveis à anemia, elas têm baixa atividade enzimática da desidrogenase glicose-6-fosfato. Em contraste, as linhas celulares relacionadas aos carcinomas da laringe exibem alta atividade enzimática.
O NADPH está envolvido na produção de glutationa, uma molécula-chave do peptídeo na proteção contra espécies reativas de oxigênio, envolvidas no estresse oxidativo.
Diferentes tipos de câncer levam à ativação da via das pentoses e estão associados a processos de metástase, angiogênese e respostas aos tratamentos de quimioterapia e radioterapia.
Por outro lado, a doença granulomatosa crônica se desenvolve quando há deficiência na produção de NADPH.