Οδός των Φωσφορικών Πεντοζών Βιολογική Χημεία Ι Οδός των Φωσφορικών Πεντοζών Χριστίνα Πιπέρη, Αναπλ. καθηγήτρια Εργαστήριο Βιολογικής Χημείας Ιατρική Σχολή, Παν/ου Αθηνών cpiperi@med.uoa.gr

Κύριες οδοί χρησιμοποίησης της γλυκόζης

Νουκλεοτίδια (DNA, RNA), Καταβολικά πεπρωμένα της 6-φωσφορικής γλυκόζης ΓΛΥΚΟΖΗ (6Ρ-ΓΛΥΚΟΖΗ) ΠΥΡΟΣΤΑΦΥΛΙΚΟ (KREBS, ATP) Ενέργεια NADPH Δότης ηλεκτρονίων για βιοσυνθέσεις Εξουδετέρωση ριζών O2 (O2-, H2O2, OH) 5Ρ-ΡΙΒΟΖΗ Νουκλεοτίδια (DNA, RNA), Συνένζυμα (ATP, NADH, FADH2, CoA) ΟΔΟΣ ΦΩΣΦΟΡΙΚΩΝ ΠΕΝΤΟΖΩΝ Ιστοί σύνθεσης λιπαρών οξέων + χοληστερόλης, στεροειδών ορμονών (ήπαρ, λιπώδης ιστός, επινεφρίδια, γονάδες) Ερυθροκύτταρα, κύτταρα αμφιβληστροειδούς Κύτταρα που διαιρούνται γρήγορα (μυελού των οστών, δέρματος, εντερικού βλεννογόνου) NADP+

ΟΔΟΣ ΦΩΣΦΟΡΙΚΩΝ ΠΕΝΤΟΖΩΝ To NADΡH ανάγει την γλουταθειόνη → προστατεύει το κύτταρο από δραστικά παράγωγα Ο2 (Η2Ο2, ΟΗ) Δεϋδρογονάση 6Ρ-γλυκόζης Η οξειδωτική φάση παράγει φωσφορικές πεντόζες και ΝΑDPH

Οξειδωτικές αντιδράσεις της οδού των φωσφορικών πεντοζών Ανεπάρκεια Δεϋδρογονάσης 6Ρ-γλυκόζης (κυαμισμός) + Υψηλό οξειδωτικό φορτίο (ανθελονοσιακά φάρμακα, σουλφοναμίδες, κάποια ζιζανιοκτόνα) 1 Μείωση παραγωγής NADPH (μειωμένη δράση γλουταθειόνης) Αναστολή αδρανοποίησης Η2Ο2 Κυτταρική βλάβη (υπεροξείδωση λιπιδίων, ρήξη μεμβράνης ερυθροκυττάρων, οξείδωση πρωτεϊνών και DNA) Απελευθέρωση αιμοσφαιρίνης στο αίμα Ίκτερος Νεφρική ανεπάρκεια 2 Πρόδρομη ένωση για σύνθεση νουκλεοτιδίων

Μη οξειδωτική φάση της οδού των φωσφορικών πεντοζών Ανακύκλωση φωσφορικών πεντοζών σε 6Ρ-γλυκόζη 6Ρ-γλυκόζη Τρανσακετολάση τρανσαλδολάση NADPH CO2 Αν απαιτείται NADPH 5Ρ-ριβόζη Αν απαιτείται σύνθεση DNA κλπ * 6 Χ 5Ρ-ριβόζες 5 Χ 6Ρ-γλυκόζες

Μη οξειδωτικές αντιδράσεις της οδού των φωσφορικών πεντοζών Μετατροπή φωσφορικών πεντοζών σε φωσφορικές εξόζες Αναδιατάξεις ανθρακικών σκελετών 1. επιμερισμός Συνένζυμο της τρανσκετολάσης Πυροφωσφορική θειαμίνη ΤΡΡ (βιταμίνη B12) Αντιστρεπτές αντιδράσεις Μετάλλαξη στο γονίδιο της τρανσκετολάσης, Ανεπάρκεια θειαμίνης, ↓ [ΤΡΡ] : επιβράδυνση οδού φωσφορικών πεντοζών Σύνδρομο Wernicke-Korsakoff – βαριά απώλεια μνήμης, διανοητική σύγχυση, μερική παράλυση Κοινό στους αλκοολικούς λόγω μειωμένης απορρόφησης θειαμίνης

Α’ Αντίδραση που καταλύεται από την τρανσκετολάση Γενική αντίδραση: μεταφορά ομάδας 2 ατόμων C από μια κετόζη σε μια αλδόζη

Αντίδραση που καταλύεται από την τρανσαλδολάση Αφαίρεση 3C από 7Ρ-σεδοπτουλόζη και συμπύκνωση με 3Ρ-γλυκεριναλδεύδη

Β’ Αντίδραση που καταλύεται από την τρανσκετολάση

Καρβανιόντα που σταθεροποιούνται με ομοιοπολικές αλληλεπιδράσεις με την τρανσκετολάση και τρανσαλδολάση Συμπαράγοντας ΤΡΡ Πλευρική αλυσίδα Lys για σχηματισμό βάσης Schiff

Το NADPH ρυθμίζει την κατανομή της 6Ρ-γλυκόζης μεταξύ γλυκόλυσης και οδού φωσφορικών πεντοζών Όταν το NADPH συντίθεται ταχύτερα απ’οτι καταναλώνεται, η [NADPH] αυξάνει και αναστέλλει το πρώτο ένζυμο στην οδό των φωσφορικών πεντοζών. Περισσότερη 6Ρ-γλυκόζη είναι διαθέσιμη για γλυκόλυση

Γλυκόζη NADPH NADP Αλλοστερική ενεργοποιήση G6PD (δεϋδρογονάσης 6Ρ-γλυκόζης) Γλυκόλυση Οδός φωσφορικών πεντοζών (Διεργασίες κυτταρικού πολλαπλασιασμού, Σύνθεσης λιπιδίων, χοληστερόλης, κλπ)

Προτεινόμενη βιβλιογραφία Harper’s Κεφ. 21 Lehninger: Τόμος ΙΙ Κεφ. 14.5 Devlin: Τόμος ΙΙ Κεφ. 16