O caminho das pentoses O fosfato, também conhecido como desvio de hexose monofosfato, é uma via metabólica fundamental cujo produto final são as riboses, necessárias para as vias de síntese de nucleotídeos e ácidos nucléicos, como DNA, RNA, ATP, NADH, FAD e coenzima A.
Também produz NADPH (nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato), usado em várias reações enzimáticas. Essa via é muito dinâmica e capaz de adaptar seus produtos em função das necessidades momentâneas das células..
O ATP (trifosfato de adenosina) é considerado a "moeda de energia" da célula, pois 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 redutiva de ácidos graxos, síntese de colesterol, síntese de neurotransmissores, fotossíntese e reações de desintoxicação, entre outras..
Embora o NADPH e o NADH sejam semelhantes em estrutura, eles não podem ser usados indistintamente 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 da oxidação de metabólitos para sintetizar ATP..
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Os indícios da existência desse caminho começaram em 1930, graças ao pesquisador Otto Warburg, a quem se atribui a descoberta do NADP+.
Certas observações permitiram a descoberta da via, principalmente a continuação da respiração na presença de inibidores da glicólise, como o íon fluoreto..
Então, em 1950, os cientistas Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann e Efraim Racker descreveram a via da pentose fosfato.
Tecidos envolvidos na síntese de colesterol e ácidos graxos, como as glândulas mamárias, tecido adiposo e rins, têm altas concentrações de enzimas pentose fosfato..
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..
A via da pentose 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 de construção de peptídeos e proteínas)..
É a principal fonte de poder redutor das reações enzimáticas. Além disso, fornece as moléculas necessárias para as reações anabólicas e para os processos de defesa contra o estresse oxidativo. A última fase da via é crítica em processos redox em situações de estresse.
A via da pentose fosfato consiste em duas fases no citosol celular: uma oxidativa, que gera NADPH com a oxidação de glicose-6-fosfato a ribose-5-fosfato; e um não oxidativo, que envolve a interconversão de açúcares de três, quatro, cinco, seis e sete carbonos.
Esta rota apresenta reações compartilhadas com o ciclo de Calvin e com a via de Entner-Doudoroff, que é uma alternativa à glicólise..
A fase oxidativa começa com a desidrogenação da molécula de glicose-6-fosfato no carbono 1. Essa reação é catalisada pela enzima glicose-6-fosfato desidrogenase, que possui alta especificidade para NADP+.
O produto desta reação é a 6-fosfonoglucono-δ-lactona. Este produto é então hidrolisado pela enzima lactonase para dar 6-fosfogluconato. Este último composto é absorvido pela enzima 6-fosfogluconato desidrogenase e torna-se ribulose 5-fosfato.
A enzima fosfopentose isomerase catalisa a etapa final da fase oxidativa, que envolve a síntese de ribose 5-fosfato pela isomerização de ribulose 5-fosfato.
Essa série de reações produz duas moléculas de NADPH e uma molécula de ribose 5-fosfato para cada molécula de glicose 6-fosfato que entra nessa via enzimática..
Em algumas células, os requisitos para NADPH são maiores do que para ribose 5-fosfato. Portanto, as enzimas transcetolase e transaldolase pegam a ribose 5-fosfato e a convertem em gliceraldeído 3-fosfato e frutose 6-fosfato, dando lugar à fase não oxidativa. Estes dois últimos compostos podem entrar na via glicolítica.
A fase começa com uma reação de epimerização catalisada pela enzima pentose-5-fosfato epimerase. Ribulose-5-fosfato é captado por esta enzima e convertido em xilulose-5-fosfato.
O produto é absorvido pela enzima transcetolase que atua junto com a coenzima tiamina pirofosfato (TTP), que catalisa a passagem de xilulose-5-fosfato para ribose-5-fosfato. Com a transferência da cetose para a aldose, são produzidos gliceraldeído-3-fosfato e sedoheptulose-7-fosfato.
A enzima transaldolase então transfere o C3 da molécula de sedoheptulose-7-fosfato para o gliceraldeído-3-fosfato, produzindo 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 transcetossala enzimática atua novamente para transferir um C2 de xilulose-5-fosfato para eritrose-4-fosfato, resultando em frutose-6-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato. Como na etapa anterior, esses produtos podem entrar na glicólise.
Esta segunda fase conecta as vias que geram NADPH com as responsáveis pela síntese de ATP e NADH. Além disso, os produtos frutose-6-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato podem entrar na gliconeogênese..
Diferentes patologias estão relacionadas à via das pentoses fosfato, entre essas doenças neuromusculares e diferentes tipos de câncer..
A maioria dos estudos clínicos concentra-se na quantificação da atividade da glicose-6-fosfato desidrogenase, por ser a principal enzima responsável por regular a via.
Em células sanguíneas pertencentes a indivíduos suscetíveis à anemia, apresentam baixa atividade enzimática da glicose-6-fosfato desidrogenase. Em contraste, as linhas celulares relacionadas a carcinomas na laringe exibem alta atividade enzimática..
O NADPH está envolvido na produção de glutationa, uma molécula de peptídeo chave 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 uma deficiência na produção de NADPH.
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