Vias das pentoses: fases e doenças relacionadas - Ciência - 2023

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o caminho das pentoses O fosfato, também conhecido como deslocamento 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. Esta 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 NADPH e 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 na utilização da energia livre da oxidação de metabólitos para sintetizar ATP.

História e localização

Os indícios da existência desta rota 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 das pentoses fosfato.

Os tecidos envolvidos na síntese de colesterol e ácidos graxos, como as glândulas mamárias, tecido adiposo e rins, possuem 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 da pentose fosfato.

Características

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 nos processos redox em situações de estresse.

Fases

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


Esta rota apresenta 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-fosfonoglucon-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 da ribose 5-fosfato pela isomerização da 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. Esses dois últimos compostos podem entrar na via glicolítica.

Fase não oxidativa

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 transição 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 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 as vias que geram NADPH com as responsáveis ​​por sintetizar ATP e NADH. Além disso, os produtos frutose-6-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato podem entrar na gliconeogênese.

Doenças relacionadas

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.

Nas células sanguíneas de indivíduos suscetíveis à anemia, apresentam baixa atividade enzimática da glicose-6-fosfato desidrogenase. Em contraste, as linhas celulares relacionadas com 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 deficiência na produção de NADPH.

Referências

  1. Berg, J. M., Tymoczko, J. L., Stryer, L (2002). Bioquímica. WH Freeman
  2. Konagaya, M., Konagaya, Y., Horikawa, H., & Iida, M. (1990). Via da pentose fosfato em doenças neuromusculares - avaliação da glicose 6 muscular - atividade da fosfato desidrogenase e conteúdo de RNA. Rinsho shinkeigak. Neurologia clínica, 30(10), 1078–1083.
  3. Kowalik, M. A., Columbano, A., & Perra, A. (2017).Papel emergente da via das pentoses fosfato no carcinoma hepatocelular. Fronteiras em oncologia, 7, 87.
  4. Patra, K. C., & Hay, N. (2014). A via das pentoses fosfato e câncer. Tendências em ciências bioquímicas, 39(8), 347–354.
  5. Stincone, A., Prigione, A., Cramer, T., Wamelink, M., Campbell, K., Cheung, E.,… & Keller, M. A. (2015). O retorno do metabolismo: bioquímica e fisiologia da via das pentose fosfato. Avaliações biológicas, 90(3), 927–963.
  6. Voet, D., & Voet, J. G. (2013). Bioquímica. Editor Artmed.