Caminhos das pentoses: fases e doenças relacionadas

A via da pentose fosfato, também conhecida como desvio do hexose monofosfato, é uma via metabólica fundamental que tem como produto final a ribose, necessária para as vias 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. Essa rota é muito dinâmica e capaz de adaptar seus produtos, dependendo das necessidades momentâneas das células.

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O ATP (trifosfato de adenosina) 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 de energia essencial para a síntese redutiva de ácidos graxos, síntese de colesterol, síntese de neurotransmissores, reações de fotossíntese e desintoxicação, entre outras.

Embora o NADPH e o NADH sejam similares em estrutura, eles não podem ser usados ​​alternadamente em reações bioquímicas. O NADPH participa do uso de energia livre na oxidação de certos metabólitos para a biossíntese redutiva.

Por outro lado, o NADH está envolvido no uso de energia livre proveniente da oxidação de metabólitos para sintetizar o ATP.

História e localização

As indicações da existência dessa rota começaram 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 fluoreto.

Então, em 1950, os cientistas Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann e Efraim Racker descreveram o caminho do fosfato de pentose.

Os tecidos envolvidos na síntese de colesterol e ácidos graxos, como glândulas mamárias, tecido adiposo e rins, apresentam altas concentrações de enzimas pentose fosfato.

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O fígado também é um tecido importante para essa via: aproximadamente 30% da oxidação da glicose nesse tecido ocorre graças a enzimas na via da pentose fosfato.

Funções

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 envolvidos na síntese de aminoácidos (os blocos estruturais de peptídeos e proteínas).

É a principal fonte de redução de energia para reações enzimáticas. Além disso, fornece as moléculas necessárias para reações anabólicas e para processos de defesa contra o estresse oxidativo. A última fase da estrada é crítica nos processos redox em situações de estresse.

Fases

A via da pentose fosfato consiste em duas fases no citosol celular: uma oxidativa, que gera NADPH com a oxidação da glicose-6-fosfato em ribose-5-fosfato; e um não oxidativo, que implica na interconversão de açúcares de três, quatro, cinco, seis e sete carbonos.

Essa rota possui reações compartilhadas com o ciclo de Calvin e com 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. Essa reação é catalisada pela enzima glicose-6-fosfato desidrogenase, que possui alta especificidade para NADP + .

O produto desta reação é 6-fosfonoglucono-δ-lactona. Em seguida, este produto é hidrolisado pela enzima lactonase para dar 6-fosfogluconato. Este último composto é tomado pela enzima 6-fosfogluconato desidrogenase e se transforma em 5-fosfato de ribulose.

A enzima fosforosa isomerase catalisa a etapa final da fase oxidativa, que envolve a síntese de 5-fosfato de ribose pela isomerização de 5-fosfato de ribulose.

Esta série de reações produz duas moléculas de NADPH e uma molécula de 5-fosfato de ribose para cada molécula de glicose de 6-fosfato que entra nessa via enzimática.

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Em algumas células, os requisitos do NADPH são maiores que os do ribose 5-fosfato. Portanto, as enzimas transcetolase e transaldolase tomam a 5-fosfato de ribose e a convertem em 3-fosfato de gliceraldeído e 6-fosfato de frutose, dando lugar à fase não oxidativa. Estes dois últimos compostos podem entrar na via glicolítica.

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Fase não oxidativa

A fase começa com uma reação de epimerização catalisada pela enzima pentose-5-fosfato epimerase. A ribulose-5-fosfato é tomada por esta enzima e convertida em xilulose-5-fosfato.

O produto é tomado 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 C3 da molécula de sedoheptulose-7-fosfato para gliceraldeído-3-fosfato, que produz açúcar de quatro carbonos (eritrose-4-fosfato) e açúcar de seis carbonos (frutose-6 –Fosfato). Estes produtos são capazes de alimentar a via glicolítica.

A enzima transcetosala 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 os caminhos gerados pelo NADPH com os responsáveis ​​pela síntese de ATP e NADH. Além disso, os produtos de frutose – 6 – fosfato e gliceraldeído – 3 – fosfato podem entrar na gliconeogênese .

Doenças relacionadas

Diferentes patologias estão relacionadas à via da pentose 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, pois é a principal enzima responsável pela regulação da via.

Nas células sanguíneas pertencentes a indivíduos suscetíveis à anemia, apresentam baixa atividade enzimática da glicose-6-fosfato desidrogenase. Por outro lado, linhas celulares relacionadas a carcinomas na laringe exibem alta atividade enzimática.

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O NADPH está envolvido na produção de glutationa, uma molécula peptídica chave na proteção contra espécies reativas de oxigênio, envolvidas no estresse oxidativo.

Diferentes tipos de câncer levam à ativação da via da pentose e estão associados a processos de metástase, angiogênese e respostas a tratamentos de quimioterapia e radioterapia.

Por outro lado, a doença granulomatosa crônica se desenvolve quando há uma deficiência na produção de NADPH.

Referências

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