Pentóz-foszfát út és a sejt igényeitől függő szabályozása[szerkesztés]

Pentóz-foszfát út[szerkesztés]

Pentóz-foszfát út során NADP⁺ redukálódik, illetve ribóz-5-foszfát termelődik glükóz-6-foszfátból. A citoszólban lejátszódó reakciósorozatot a glükóz direkt oxidációjának is nevezhetjük.

Két szakaszra osztható:

· oxidatív

nem oxidatív

Szabályozásának lépései[szerkesztés]

A pentóz-foszfát út jelentősége kettős, egyrészt NADPH-termelés, másrészt a pentóz-foszfát szintézise. A NADPH-ra sokféle bioszintetikus folyamat redukciós lépésében van szükség, ilyen pl. a zsírsavak, a koleszterin, a szteroidhormonok szintézise. A NADP⁺ redukciójának ez az egyik legfontosabb helye.

A ribóz-5-foszfát, illetve származékai nélkülözhetetlenek a nukleotidok, nukleinsavak szintézisében.

A NADP⁺-redukció és a pentóz-foszfát-termelés igénye azonban nem mindig esik egybe. Vannak esetek, amikor NADPH-ra van szükség, pentóz-foszfátra azonban nem és fordítva. A reakcióút különböző módokon működhet a sejt különböző metabolikus állapotainak megfelelően.

Irreverzibilis, elkötelező és ily módon sebességmeghatározó lépés az oxidatív szakaszban a glukóz-6-foszfát dehidrogenálása:

A pentóz-foszfát-igény a domináns és NADPH-ra nincs szükség[szerkesztés]

A nem oxidatív szakasz aktív, az oxidatív szakasz nem működik.

Ilyenkor a glükóz-6-foszfát-dehidrogenáz - amelynek aktivitását elsősorban a NADP/NADPH arány szabályozza - gátlás alatt áll.

Pentóz-foszfát fruktóz-6-foszfátból és glicerinaldehid-3-foszfátból keletkezik:

Ez zajlik például sejtosztódás alatt.

Pentóz-foszfátra és NADPH-ra egyaránt szükség van[szerkesztés]

Az oxidatív szakasz működik egyedül, a nem oxidatív szakaszra nincsen igény.

Megjegyzendő körülmény, hogy az oxidatív szakasz enzimei indukálható enzimek, amelyek például más NADPH-igényes folyamatok enzimeivel együtt (pl. citokróm P450 enzimek) koordinatíven indukálódnak.

Nincs pentóz-foszfátra igény, NADPH viszont kell[szerkesztés]

Ez az az eset, amikor a reakcióút ciklusként működik. A glükóz-6-foszfátból keletkezett pentóz-foszfátok tovább alakulnak fruktóz-6-foszfáttá, illetve glicerinaldehid- 3-foszfáttá, amelyek, mint glikolízis/glükoneogenezis intermedierek visszaalakulnak glükóz-6-foszfáttá.

Ez egyben valóban a glükóz direkt oxidációja.

Hat ciklus alatt a glükóz valamennyi szénatomja szén-dioxiddá oxidálódik, miközben 12 molekula NADP⁺ redukálódik NADPH-vá.

NADPH szükséges:

NADPH és ATP is szükséges:

Különböző típusú sejtekben a ciklus különbözőképpen regulált és intenzitásának mértéke eltérő. Alacsony a ciklus intenzitása például izomsejtekben, ugyanakkor magas a zsírszövetben a zsírsavszintézis fokozott NADPH-igénye miatt, és daganatokban az intenzív nukleinsav szintézis miatt emelkedett pentóz-foszfát-igény kompenzálandó.

NADPH és glutation szerepe a ROS elleni védelemben[szerkesztés]

Intenzív a pentóz-foszfát-ciklus azokban a sejtekben, szövetekben is, ahol a glutation fontos a sejthomeosztázis biztosításában, így pl. vörösvértestekben, májszövetben.

Az oxidált glutationt a glutation-reduktáz redukálja, a reakcióban az elektrondonor a NADPH.

Ezért nem megfelelő NADPH-ellátottság esetén a redukált glutation szintje csökken.

Glükóz-6-foszfát dehidrogenáz-hiány[szerkesztés]

A glükóz-6-foszfát-dehidrogenáz-hiány vörösvértestekben kb. 100 millió embert érintő öröklődő betegség.

Fő tünete a rendszerint gyógyszer által indukált hemolítikus anaemia.

A glukóz-6-foszfát-dehidrogenáz csökkent expressziója vörösvértestekben - ahol nincs mitokondrium, ezért a pentóz-foszfát-út jelentősége a NADPH-termelésben kiemelten fontos - különösen csökkenti a NADP⁺ fokozott redukciójának lehetőségét. Vörösvértestekben a NADPH elsősorban az antioxidáns redukált glutation szint fenntartásához kell.

Fokozott oxidáns hatás fokozott glutationoxidációt, az emelkedett oxidált glutation szint intenzív NADPH-oxidációt eredményez. A pentóz-foszfát-út azonban nem tud intenzívebben működni éppen a glükóz-6-foszfát-dehidrogenáz csökkent expressziója miatt, ezért a NADPH termelés nem tud alkalmazkodni a fokozott igényhez. A glükóz-6-foszfát-dehidrogenáz-hiány jellemző példája annak, hogy egy genetikai defektus akkor manifesztálódik betegségben, ha ezt egy környezeti terhelés kiváltja. A defektus prediszponáló tényező.

Más genetikai okok miatt bekövetkező anaemiához hasonlóan, maláriás fertőzés esetén a glükóz 6 foszfát-dehidrogenáz-hiány is szelekciós előny, mivel az élősködő szaporodásának ez nem kedvez.

A Wernicke-Korsakoff-szindróma szintén olyan kórkép, amikor a genetikai ok (a transzketolázhiány) meghatározott környezeti feltétel (B-vitamin-hiány- TPP) esetén manifesztálódik betegséggé. A kórkép krónikusan alultáplált, alkoholista betegeken fejlődik ki főként neuropszichiátriai tüneteket okozva.

Források[szerkesztés]

Ádám Veronika - Dux László - Faragó Anna - Fésüs László - Machovich Raymund - Mandl József - Sümegi Balázs (2006): Orvosi biokémia. Medicina Könyvkiadó Zrt. ISBN 9789632429021
David L. Nelson, Michael M. Cox: Principles of Biochemestry 6th. ISBN 1429234148