La ribosa 5-fosfato ( R5P ) es tanto un producto como un intermedio de la vía de la pentosa fosfato . El último paso de las reacciones oxidativas en la vía de las pentosas fosfato es la producción de ribulosa 5-fosfato . Dependiendo del estado del cuerpo, la ribulosa 5-fosfato puede isomerizarse reversiblemente a ribosa 5-fosfato. La ribulosa 5-fosfato puede sufrir alternativamente una serie de isomerizaciones, así como transaldolaciones y transcetolaciones que dan como resultado la producción de otras pentosas fosfatos, así como fructosa 6-fosfato y gliceraldehído 3-fosfato (ambos intermedios en la glucólisis ).
Nombres | |
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Nombre IUPAC Ácido (2,3,4-trihidroxi-5-oxo-pentoxi) fosfónico | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
CHEBI | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.022.101 |
Malla | ribosa-5-fosfato |
PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
C 5 H 11 O 8 P | |
Masa molar | 230.110 |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
La enzima ribosa-fosfato difosfoquinasa convierte la ribosa-5-fosfato en pirofosfato de fosforribosilo .
Estructura
R5P consta de un azúcar de cinco carbonos , ribosa y un grupo fosfato en el carbono de cinco posiciones. Puede existir en forma de cadena abierta o en forma de furanosa . La forma de furanosa se conoce más comúnmente como ácido ribosa 5-fosfórico. [1]
Biosíntesis
La formación de R5P depende en gran medida del crecimiento celular y de la necesidad de NADPH ( fosfato de dinucleótido de nicotinamida y adenina ), R5P y ATP ( trifosfato de adenosina ). La formación de cada molécula está controlada por el flujo de glucosa 6-fosfato (G6P) en dos vías metabólicas diferentes: la vía de las pentosas fosfato y la glucólisis. La relación entre las dos vías se puede examinar a través de diferentes situaciones metabólicas. [2]
Vía pentosa fosfato
La R5P se produce en la vía de las pentosas fosfato en todos los organismos. [2] La vía de las pentosas fosfato (PPP) es una vía metabólica que corre paralela a la glucólisis. Es una fuente crucial para la generación de NADPH para la biosíntesis reductora [3] (por ejemplo , síntesis de ácidos grasos ) y azúcares pentosa . La vía consta de dos fases: una fase oxidativa que genera NADPH y una fase no oxidativa que implica la interconversión de azúcares. En la fase oxidativa de PPP, dos moléculas de NADP + se reducen a NADPH mediante la conversión de G6P en ribulosa 5-fosfato (Ru5P). En el no oxidativo de PPP, Ru5P se puede convertir en R5P a través de catálisis de la enzima ribosa-5-fosfato isomerasa [4] .
Cuando la demanda de NADPH y R5P está equilibrada, G6P forma una molécula de Ru5P a través del PPP, generando dos moléculas de NADPH y una molécula de R5P. [2]
Glucólisis
Cuando se necesita más R5P que NADPH, R5P se puede formar a través de intermedios glicolíticos . La glucosa 6-fosfato se convierte en fructosa 6-fosfato (F6P) y gliceraldehído 3-fosfato (G3P) durante la glucólisis . La transcetolasa y la transaldolasa convierten dos moléculas de F6P y una molécula de G3P en tres moléculas de R5P. [2] Durante el crecimiento celular rápido, se necesitan mayores cantidades de R5P y NADPH para la síntesis de nucleótidos y ácidos grasos, respectivamente. Los intermedios glicolíticos pueden desviarse hacia la fase no oxidativa de PPP mediante la expresión del gen de la isoenzima de piruvato quinasa , PKM. PKM crea un cuello de botella en la vía glucolítica, lo que permite que PPP utilice intermedios para sintetizar NADPH y R5P. Este proceso se habilita además por la inhibición de la triosafosfato isomerasa por el fosfoenolpiruvato , el sustrato de PKM. [2]
Función
La R5P y sus derivados sirven como precursores de muchas biomoléculas, como ADN , ARN , ATP, coenzima A , FAD ( dinucleótido de flavina y adenina ) e histidina . [5]
Biosíntesis de nucleótidos
Los nucleótidos sirven como bloques de construcción de ácidos nucleicos, ADN y ARN. [6] Están compuestos por una base nitrogenada, un azúcar pentosa y al menos un grupo fosfato. Los nucleótidos contienen una base nitrogenada de purina o pirimidina . Todos los intermedios en la biosíntesis de purinas se construyen sobre un "andamio" de R5P. [7] El R5P también sirve como un precursor importante de la síntesis de ribonucleótidos de pirimidina.
Durante la biosíntesis de nucleótidos, R5P se activa mediante ribosa-fosfato difosfoquinasa (PRPS1) para formar fosforribosil pirofosfato (PRPP). La formación de PRPP es esencial tanto para la síntesis de novo de purinas como para la vía de rescate de purinas . [8] La vía de síntesis de novo comienza con la activación de R5P a PRPP, que luego se cataliza para convertirse en fosforribosilamina , un precursor de nucleótidos. Durante la vía de recuperación de purina, [9] las fosforribosiltransferasas añaden PRPP a las bases. [10]
El PRPP también juega un papel importante en la síntesis de ribonucleótidos de pirimidina. Durante el quinto paso de la síntesis de nucleótidos de pirimidina, el PRPP se une covalentemente para orotarse en el carbono de una posición en la unidad de ribosa. La reacción es catalizada por orotato fosforriboseiltransferasa (PRPP transferasa), produciendo orotidina monofosfato (OMP). [8]
Biosíntesis de histidina
La histidina es un aminoácido esencial que no se sintetiza de novo en humanos. Al igual que los nucleótidos, la biosíntesis de histidina se inicia mediante la conversión de R5P en PRPP. El paso de la biosíntesis de histidina es la condensación de ATP y PRPP por la ATP-fosforribosil transferasa , la enzima que determina la velocidad. La biosíntesis de histidina está cuidadosamente regulada por inhibición por retroalimentación / [11]
Otras funciones
El R5P se puede convertir en adenosina difosfato ribosa , que se une y activa el canal iónico TRPM2 . La reacción es catalizada por ribosa-5-fosfato adenililtransferasa [12]
Relevancia de la enfermedad
Las enfermedades se han relacionado con los desequilibrios de R5P en las células. Los cánceres y tumores muestran una producción regulada al alza de R5P correlacionada con un aumento de la síntesis de ARN y ADN. [2] La deficiencia de ribosa 5-fosfato isomerasa , la enfermedad más rara del mundo, [13] [14] también está relacionada con un desequilibrio de R5P. Aunque la patología molecular de la enfermedad es poco conocida, las hipótesis incluían una disminución de la síntesis de ARN. Otra enfermedad relacionada con la R5P es la gota [15]. Los niveles más altos de G6P conducen a una acumulación de intermedios glucolíticos, que se desvían a la producción de R5P. R5P se convierte en PRPP, lo que fuerza una sobreproducción de purinas, lo que lleva a la acumulación de ácido úrico . [8]
La acumulación de PRPP se encuentra en el síndrome de Lesch-Nyhan . [16] La acumulación es causada por una deficiencia de la enzima hipoxantina-guanina fosforribosiltransferasa (HGPRT), que conduce a una disminución de la síntesis de nucleótidos y un aumento de la producción de ácido úrico.
La hiperactividad en PRPS1 , la enzima que cataliza la R5P a PRPP, también se ha relacionado con la gota, así como con el deterioro del desarrollo neurológico y la sordera neurosensorial. [17]
Referencias
- ^ Levene PA, Stiller ET (febrero de 1934). "La síntesis de ácido ribosa-5-fosfórico" . Revista de Química Biológica . 104 (2): 299-306.
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