Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с рибофлавин-5'-фосфатом .
Рибозо-5-фосфат
Рибоза 5-фосфат.png
Имена
Название ИЮПАК
(2,3,4-Тригидрокси-5-оксопентокси) фосфоновая кислота
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.022.101 Отредактируйте это в Викиданных
MeSHрибозо-5-фосфат
UNII
Характеристики
С 5 Н 11 О 8 П
Молярная масса230,110
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Рибозо-5-фосфат ( R5P ) является одновременно продуктом и промежуточным звеном пентозофосфатного пути . Последним этапом окислительных реакций пентозофосфатного пути является производство рибулозо-5-фосфата . В зависимости от состояния организма рибулозо-5-фосфат может обратимо изомеризоваться в рибозо-5-фосфат. Рибулозо-5-фосфат альтернативно может претерпевать серию изомеризаций, а также трансальдолий и транскетоляций, которые приводят к образованию других пентозофосфатов, а также фруктозо-6-фосфата и глицеральдегид-3-фосфата (оба промежуточных продукта в гликолизе ).

Фермент рибозо-фосфатдифосфокиназа превращает рибозо-5-фосфат в фосфорибозилпирофосфат .

Структура [ править ]

Кристаллическая структура рибозо-5-фосфат-изомеразы и рибозо-5-фосфатного комплекса в E. coli

R5P состоит из пятиуглеродного сахара , рибозы и фосфатной группы у пяти атомов углерода. Он может существовать в форме открытой цепи или в форме фуранозы . Форму фуранозы чаще всего называют рибозо-5-фосфорной кислотой. [1]

Биосинтез [ править ]

Образование R5P сильно зависит от роста клеток и потребности в НАДФН ( никотинамидадениндинуклеотидфосфат ), R5P и АТФ ( аденозинтрифосфат ). Формирование каждой молекулы контролируется потоком глюкозо-6-фосфата (G6P) по двум различным метаболическим путям: пентозофосфатному пути и гликолизу. Взаимосвязь между этими двумя путями может быть исследована с помощью различных метаболических ситуаций. [2]

Пентозофосфатный путь [ править ]

Превращение формы открытой цепи рибозо-5-фосфата в форму фуранозы.

R5P продуцируется пентозофосфатным путем во всех организмах. [2] Пентозофосфатный путь (PPP) - это метаболический путь, который проходит параллельно гликолизу. Это важный источник для образования НАДФН для восстановительного биосинтеза [3] (например, синтеза жирных кислот ) и пентозных сахаров. Путь состоит из двух фаз: окислительной фазы, которая генерирует НАДФН, и неокислительной фазы, которая включает взаимное превращение сахаров. В окислительной фазе PPP две молекулы NADP + восстанавливаются до NADPH посредством превращения G6P в рибулозо-5-фосфат (Ru5P). В неокислительной форме PPP Ru5P может быть преобразован в R5P через ферментативный катализ рибозо-5-фосфат-изомеразы [4] .

Изомеризация рибулозо-5-фосфата в рибозо-5-фосфат.

Когда потребность в НАДФН и R5P уравновешена, G6P образует одну молекулу Ru5P через PPP, генерируя две молекулы NADPH и одну молекулу R5P. [2]

Гликолиз [ править ]

При более R5P необходимо , чем NADPH, R5P может быть образован с помощью гликолитических промежуточных продуктов . Глюкозо-6-фосфат превращается во фруктозо-6-фосфат (F6P) и глицеральдегид-3-фосфат (G3P) во время гликолиза . Транскетолаза и трансальдолаза превращают две молекулы F6P и одну молекулу G3P в три молекулы R5P. [2] Во время быстрого роста клеток для синтеза нуклеотидов и жирных кислот необходимы более высокие количества R5P и NADPH соответственно. Гликолитические промежуточные продукты могут быть переведены в неокислительную фазу PPP посредством экспрессии гена пируваткиназы.изофермент, ПКМ. PKM создает узкое место в гликолитическом пути, позволяя промежуточным соединениям использоваться PPP для синтеза NADPH и R5P. Этот процесс дополнительно включается триозофосфатизомераза ингибирования фосфоенолпирувата , в PKM подложке. [2]

Функция [ править ]

R5P и его производные служат предшественниками многих биомолекул, включая ДНК , РНК , АТФ, кофермент A , FAD ( флавинадениндинуклеотид ) и гистидин . [5]

Биосинтез нуклеотидов [ править ]

Нуклеотиды служат строительными блоками для нуклеиновых кислот, ДНК и РНК. [6] Они состоят из азотистого основания, пентозного сахара и по крайней мере одной фосфатной группы. Нуклеотиды содержат пуриновое или пиримидиновое азотистое основание. Все промежуточные соединения в биосинтезе пуринов сконструированы на «каркасе» R5P. [7] R5P также служит важным предшественником синтеза пиримидин-рибонуклеотидов.

Во время биосинтеза нуклеотидов R5P подвергается активации рибозо- фосфатдифосфокиназой (PRPS1) с образованием фосфорибозилпирофосфата (PRPP). Образование PRPP важно как для синтеза пуринов de novo, так и для пути спасения пуринов . [8] Путь синтеза de novo начинается с активации R5P в PRPP, которая позже катализируется с образованием фосфорибозиламина , предшественника нуклеотида. Во время пути спасения пуринов [9] фосфорибозилтрансферазы добавляют PRPP к основаниям. [10]

Активация рибозо-5-фосфата до фосфорибозилпирофосфата рибозо-фосфатдифосфокиназой.

PRPP также играет важную роль в синтезе пиримидин рибонуклеотидов. Во время пятой стадии синтеза пиримидиновых нуклеотидов PRPP ковалентно связывается с оротатом у атома углерода в одном положении рибозной единицы. Реакция катализируется оротатфосфорибозеилтрансферазой (трансфераза PRPP), давая оротидинмонофосфат (OMP). [8]

Биосинтез гистидина [ править ]

Гистидин - незаменимая аминокислота, которая не синтезируется у человека de novo. Как и нуклеотиды, биосинтез гистидина инициируется превращением R5P в PRPP. Стадия биосинтеза гистидина - это конденсация АТФ и PRPP с помощью АТФ-фосфорибозилтрансферазы , фермента, определяющего скорость. Биосинтез гистидина тщательно регулируется ингибированием обратной связи / [11]

Другие функции [ править ]

R5P может быть преобразован в аденозиндифосфат рибозу , которая связывает и активирует ионный канал TRPM2 . Реакция катализируется рибозо-5-фосфатаденилилтрансферазой [12]

Актуальность болезни [ править ]

Заболевания связаны с дисбалансом R5P в клетках. Рак и опухоли показывают повышенную выработку R5P, коррелирующую с повышенным синтезом РНК и ДНК. [2] Дефицит рибозо-5-фосфат-изомеразы , самое редкое заболевание в мире, [13] [14] также связан с дисбалансом R5P. Хотя молекулярная патология заболевания плохо изучена, гипотезы включали снижение синтеза РНК. Другое заболевание, связанное с R5P, - это подагра [15]. Более высокие уровни G6P приводят к накоплению промежуточных продуктов гликолиза, которые направляются на производство R5P. R5P превращается в PRPP, что вызывает перепроизводство пуринов, что приводит к накоплению мочевой кислоты . [8]

Накопление PRPP обнаруживается при синдроме Леша-Нихана . [16] Накопление вызвано дефицитом фермента гипоксантин-гуанинфосфорибозилтрансферазы (HGPRT), что приводит к снижению синтеза нуклеотидов и увеличению выработки мочевой кислоты.

Сверхактивность в PRPS1 , ферменте, который катализирует R5P в PRPP, также связана с подагрой, а также нарушениями развития нервной системы и сенсоневральной глухотой. [17]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Levene PA, Стиллер ET (февраль 1934). «Синтез рибозо-5-фосфорной кислоты» . Журнал биологической химии . 104 (2): 299–306.
  2. ^ Б с д е е Берг JM, Tymoczko JL, Stryer L (2015). Биохимия (7-е изд.). WH Freeman. С. 589–613. ISBN 978-1-4292-7635-1.
  3. ^ Крюгер Нью - Джерси, фон Schaewen A (июнь 2003). «Окислительный пентозофосфатный путь: структура и организация». Текущее мнение в биологии растений . 6 (3): 236–46. DOI : 10.1016 / s1369-5266 (03) 00039-6 . PMID 12753973 . 
  4. ↑ Zhang R, Andersson CE, Savchenko A, Skarina T, Evdokimova E, Beasley S, Arrowsmith CH, Edwards AM, Joachimiak A, Mowbray SL (январь 2003 г.). «Структура рибозо-5-фосфат-изомеразы Escherichia coli: широко распространенный фермент пентозофосфатного пути и цикла Кальвина» . Структура . 11 (1): 31–42. DOI : 10.1016 / s0969-2126 (02) 00933-4 . PMC 2792023 . PMID 12517338 .  
  5. ^ Coleman JP Смит CJ (2007). X Pharm : Полный справочник по фармакологии . С. 1–6. DOI : 10.1016 / b978-008055232-3.60227-2 . ISBN 9780080552323.
  6. ^ «Нуклеотиды» . Сборник химической терминологии ИЮПАК . Международный союз теоретической и прикладной химии. 2009. DOI : 10,1351 / goldbook.n04255 . ISBN 978-0-9678550-9-7.
  7. ^ Энгелькинг LR (2015). «Биосинтез пуринов». Учебник ветеринарной физиологической химии (Третье изд.). С. 88–92. DOI : 10.1016 / b978-0-12-391909-0.50015-3 . ISBN 978-0-12-391909-0.
  8. ^ а б в Пелли JW (2011). «Пурин, пиримидин и одноуглеродный метаболизм». Комплексный обзор биохимии Эльзевьера (2-е изд.). С. 119–124. DOI : 10.1016 / b978-0-323-07446-9.00014-3 . ISBN 9780323074469.
  9. ^ Энгелькинг LR (2015). «Глава 31 - Углеводный метаболизм в эритроцитах». Учебник ветеринарной физиологической химии (Третье изд.). С. 190–194. DOI : 10.1016 / b978-0-12-391909-0.50031-1 . ISBN 978-0-12-391909-0.
  10. ^ Шрамм VL, Grubmeyer C (2004). Механизмы и роль фосфорибозилтрансферазы в метаболизме нуклеиновых кислот . Прогресс в исследованиях нуклеиновых кислот и молекулярной биологии . 78 . С. 261–304. DOI : 10.1016 / s0079-6603 (04) 78007-1 . ISBN 9780125400787. PMID  15210333 .
  11. ^ Ingle RA (январь 2011). «Биосинтез гистидина» . Книга арабидопсиса . 9 : e0141. DOI : 10,1199 / tab.0141 . PMC 3266711 . PMID 22303266 .  
  12. ^ Evans WR, San Pietro A (январь 1966). «Фосфоролиз аденозиндифосфорибозы». Архивы биохимии и биофизики . 113 (1): 236–44. DOI : 10.1016 / 0003-9861 (66) 90178-0 . PMID 4287446 . 
  13. ^ Wamelink М.М., Grüning Н.М., Jansen Е.Е., Bluemlein K, Lehrach H, Якобс C, Ralser M (сентябрь 2010). «Разница между редким и исключительно редким: молекулярная характеристика дефицита рибозо-5-фосфат-изомеразы» . Журнал молекулярной медицины . 88 (9): 931–9. DOI : 10.1007 / s00109-010-0634-1 . ЛВП : 1871/34686 . PMID 20499043 . 
  14. ↑ Huck JH, Verhoeven NM, Struys EA, Salomons GS, Jakobs C, van der Knaap MS (апрель 2004). «Дефицит рибозо-5-фосфат-изомеразы: новая врожденная ошибка пентозофосфатного пути, связанная с медленно прогрессирующей лейкоэнцефалопатией» . Американский журнал генетики человека . 74 (4): 745–51. DOI : 10.1086 / 383204 . PMC 1181951 . PMID 14988808 .  
  15. Перейти ↑ Jiménez RT, Puig JG (2012). «Пуриновый метаболизм в патогенезе гиперурикемии и врожденные ошибки пуринового метаболизма, связанные с заболеванием». Подагра и другие кристаллические артропатии . С. 36–50. DOI : 10.1016 / b978-1-4377-2864-4.10003-х . ISBN 978-1-4377-2864-4.
  16. ^ Ichida К, Hosoyamada М, Хосой Т, Endou Н (2009). «Первичная метаболическая и почечная гиперурикемия». Генетические заболевания почек . С. 651–660. DOI : 10.1016 / b978-0-12-449851-8.00038-3 . ISBN 978-0-12-449851-8.
  17. ^ Singer HS, норка JW, Gilbert DL, Янкович J (2010). «Наследственные метаболические нарушения, связанные с экстрапирамидными симптомами». Двигательные расстройства в детстве . С. 164–204. DOI : 10.1016 / B978-0-7506-9852-8.00015-1 . ISBN 978-0-7506-9852-8.