Les voies des phases pentoses et les maladies apparentées

Le chemin des pentoses phosphate, également connu sous le nom hexoses monophosphates de transfert, est une voie métabolique fondamentale dont le produit final, le ribose nécessaire pour les voies de synthèse de nucleotides et d'acides nucléiques, comme l'ADN, l'ARN, l'ATP, NADH, FAD et coenzyme A.

Il produit également du NADPH (nicotinamide adénine dinucléotide phosphate), utilisé dans diverses réactions enzymatiques. Cette voie est très dynamique et capable d’adapter ses produits en fonction des besoins momentanés des cellules.

L'ATP (adénosine triphosphate) est considérée comme la "devise énergétique" de la cellule, car son hydrolyse peut être couplée à une large gamme de réactions biochimiques.

De même, le NADPH est une deuxième monnaie d'énergie essentielle pour la synthèse réductrice des acides gras, la synthèse du cholestérol, la synthèse des neurotransmetteurs, des réactions de la photosynthèse et de désintoxication, entre d'autres.

Bien que le NADPH et le NADH aient une structure similaire, ils ne peuvent pas être utilisés de manière interchangeable dans les réactions biochimiques. NADPH participe à l'utilisation de l'énergie libre dans l'oxydation de certains métabolites pour la biosynthèse réductrice.

En revanche, le NADH est impliqué dans l’utilisation de l’énergie libre provenant de l’oxydation des métabolites pour synthétiser l’ATP.

Index

• 1 Histoire et localisation
• 2 fonctions
• 3 phases
  • 3.1 Phase oxydante
  • 3.2 Phase non oxydante
• 4 maladies liées
• 5 références

Histoire et localisation

Les indications de l'existence de cette route ont débuté en 1930 grâce à l'investigateur Otto Warburg, à qui l'on attribue la découverte du NADP⁺.

Certaines observations ont permis de découvrir la voie, notamment la poursuite de la respiration en présence d'inhibiteurs de la glycolyse, tels que l'ion fluorure.

En 1950, les scientifiques Frank Dickens, Bernard Horecker, Fritz Lipmann et Efraim Racker ont décrit la voie du pentose phosphate.

Les tissus impliqués dans la synthèse du cholestérol et des acides gras, tels que les glandes mammaires, le tissu adipeux et les reins, contiennent de fortes concentrations d'enzymes pentose-phosphate.

Le foie est également un tissu important pour cette voie: environ 30% de l'oxydation du glucose dans ce tissu se produit grâce aux enzymes de la voie du pentose phosphate.

Fonctions

La voie du pentose phosphate est responsable du maintien de l'homéostasie du carbone dans la cellule. En outre, la voie synthétise les précurseurs des nucléotides et des molécules impliquées dans la synthèse des acides aminés (les blocs structuraux des peptides et des protéines).

C'est la principale source de réduction de puissance pour les réactions enzymatiques. En outre, il fournit les molécules nécessaires aux réactions anaboliques et aux processus de défense contre le stress oxydatif. La dernière phase de la piste est critique dans les processus redox dans des situations de stress.

Les phases

La voie du pentose phosphate est constitué de deux phases dans le cytosol de la cellule: oxydation, NADPH générer l'oxydation du glucose 6-phosphate en ribose-5-phosphate; et un composé non oxydant, ce qui implique l'interconversion des sucres de trois, quatre, cinq, six et sept atomes de carbone.

Cette voie présente des réactions partagées avec le cycle de Calvin et avec la voie Entner-Doudoroff, alternative à la glycolyse.

Phase oxydante

la phase de déshydrogénation oxydative commence par une molécule de glucose 6-phosphate sur le carbone 1. Cette réaction est catalysée par la déshydrogénase de glucose-6-phosphate, une enzyme qui a une spécificité élevée pour NADP⁺.

Le produit de cette réaction est la 6-phosphonoglucono-5-lactone. Ensuite, ce produit est hydrolysé par l'enzyme lactonase pour donner le 6-phosphogluconate. Ce dernier composé est repris par l'enzyme 6-phosphogluconate déshydrogénase et devient le ribulose 5-phosphate.

enzyme isomérase Fosfopentosa catalyse l'étape finale de la phase oxydante, ce qui implique la synthèse de ribose 5-phosphate par isomérisation du ribulose 5-phosphate.

Cette série de réactions produit deux molécules de NADPH et une molécule de ribose 5-phosphate par molécule de glucose 6-phosphate qui entre dans cette voie enzymatique.

Dans certaines cellules, les besoins en NADPH sont supérieurs à ceux du ribose 5-phosphate. Par conséquent, la transcétolase et de transaldolase les enzymes prennent le ribose 5-phosphate et convertit la glycéraldéhyde 3-phosphate et fructose-6-phosphate, conduisant à une phase non oxydative. Ces deux derniers composés peuvent entrer dans la voie glycolytique.

Phase non oxydante

La phase commence par une réaction d'épimérisation catalysée par l'enzyme pentose-5-phosphate épimérase. Le ribulose-5-phosphate est absorbé par cette enzyme et converti en xylulose-5-phosphate.

Le produit est repris par l'enzyme transcétolase agissant de concert avec le pyrophosphate de thiamine coenzyme (TPP) qui catalyse le passage du xylulose 5-phosphate en ribose-5-phosphate. Avec le transfert de cétose en aldose, on obtient le glycéraldéhyde-3-phosphate et le sedoheptulose-7-phosphate.

Puis transaldolase enzyme transfère la molécule C3 sédoheptulose 7-phosphate dans la glycéraldéhyde-3 phosphate, qui produit un sucre-quatre carbones (érythrose 4-phosphate) et un six-carbone (fructose-6 -phosphate). Ces produits sont capables d’alimenter la voie glycolytique.

L'enzyme agit transcetosala encore pour transférer un C2-xylulose 5 phosphate à l'érythrose-4-phosphate, conduisant à une fructose-6-phosphate et le résultat de la glycéraldéhyde-3-phosphate. Comme à l'étape précédente, ces produits peuvent entrer en glycolyse.

Cette deuxième phase relie les voies qui génèrent le NADPH avec celles responsables de la synthèse de l'ATP et du NADH. En outre, les produits fructose-6-phosphate et glycéraldéhyde-3-phosphate peuvent entrer dans la gluconéogenèse.

Maladies liées

Différentes pathologies sont liées à la voie du pentose phosphate, entre ces maladies neuromusculaires et différents types de cancer.

La plupart des études cliniques se concentrent sur l'activité de quantifier la glucose-déshydrogénase-6-phosphate, car il est la principale enzyme responsable de la régulation de la piste.

Dans les cellules sanguines appartenant à des personnes sensibles à l'anémie, elles ont une faible activité enzymatique de la glucose-6-phosphate déshydrogénase. En revanche, les lignées cellulaires liées aux carcinomes du larynx présentent une activité enzymatique élevée.

La NADPH est impliqué dans la production de glutathion, une molécule peptidique clé dans la protection contre les espèces réactives de l'oxygène impliqués dans le stress oxydatif.

Cancers conduisent à l'activation des pentoses et des processus associés à des métastases, l'angiogenèse et les réponses aux traitements de chimiothérapie et de la radiothérapie.

En revanche, la maladie granulomateuse chronique se développe lorsque la production de NADPH est déficiente.

Références

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