Madame Lelica

画像：Yikrazuulによる”oxidativer Teil des Pentosephosphatweges”。 License:Public Domain

定義

ペントースリン酸経路は、ペントースリン酸サイクル、ホスホグルコン酸経路、ヘキソース一リン酸サイクル、またはWarburg-Dickens-Horeckerシャントと呼ばれること, それらはすべて同じことを意味します：他の生化学的経路で使用することができるNADPHおよびペントースの提供。

NADPHは主に生合成プロセスが重要な組織に見出され、これはそれらの組織では、グルコースを還元することによってNADPHを生成するためにペントースリン酸経路が必要であることを意味する。 例としては、脂肪酸を合成する肝細胞および脂肪細胞、またはステロイドを合成する卵巣、精巣および副腎皮質が挙げられる。,

脂肪酸の合成に加えて、NADPHはまた、ホスホリボシル-ピロリン酸（PRPP）を介してコレステロール、神経伝達物質、およびヌクレオチドの生合成に必要である。 なお、NADPH依存した還元酵素はティッシュの解毒にかかわり、赤血球のグルタチオンの減少で更に使用されます。 ペントースリン酸経路は2つの異なる段階に分けることができる：第一酸化および第二非酸化（還元）相。 両方のプロセスは、細胞質においてのみ起こる。,

酸化相

ペントースリン酸経路の最初の酸化相では、グルコースが酸化されてNADPHの2分子を生成する。 このステップは、反応が強くexergonicであるため、本質的に不可逆であり、コミットステップである。

イメージ：Yikrazuulによる’酸化相’。 ライセンス：パブリックドメイン

最初の反応

ペントースリン酸経路の最初の代謝産物は、グルコース-6-リン酸、2NADP+、およびH2Oである。, 酸化相はグルコース-6-リン酸のC1原子での脱水素反応から始まり、グルコース-6-リン酸デヒドロゲナーゼ(G6PD)によって触媒される反応である。 反応生成物は6-ホスホグルコノラクトンである。 逆に、NADP+はこのプロセスの間にNADPHに還元される。

第二の反応

6-ホスホグルコノラクトンは、ラクトナーゼと呼ばれる特定の酵素によって6-ホスホグルコン酸に加水分解される。,

第三反応

グルコン酸-6-リン酸デヒドロゲナーゼによる6-ホスホグルコン酸の酸化的脱炭酸は、3-ケト-6-ホスホグルコン酸をもたらし、これは非酸化反応の基質であるリブロース-5-リン酸に変換され、NADPHをもたらす。

非酸化相

この第二の非酸化相は可逆的かつ還元的である。 それはヌクレオチドの統合で使用されるpentosesをもたらし、3、4、5、6および7カーボン砂糖のinterconversionに触媒作用を及ぼします。 これは、次に、中間体をもたらし得、これは、例えば、解糖に入ることができる。,

画像：Yikrazuulによる”ペントースリン酸経路の非酸化ステップ”。 License:(CC BY-SA3.0)

First Reaction

酸化相で生成されたリブロース-5-リン酸は、部分的にキシルロース-5-リン酸に変換され、リブロース-5-リン酸エピメラーゼによって触媒され、部分的に酵素ホスホペントースイソメラーゼ(リボース-5-リン酸イソメラーゼ)によってリボース-5-リン酸に異性化される。,

第二の反応

2つの結果として得られるC5炭水化物は、次のステップに必要とされる：キシルロース-5-リン酸はC2ドナーとして機能する。 この酵素のトランスケトラーゼは、2つの炭素断片をペントースリボース-5-リン酸に移し、グリセルアルデヒド-3-リン酸とセドヘプツロース-7-リン酸を生成する。,

第三の反応

前のステップの2つの生成物は炭素断片を移動させ続ける：酵素トランスアルドラーゼは、セドヘプツロース-7-リン酸の3つの炭素原子をグリセルアルデヒド-3-リン酸に移動させるため、2つの新しい炭水化物が生成される：エリスロース-4-リン酸とフルクトース-6-リン酸。

第四の反応

このステップはまた、トランスケトラーゼによって触媒され、第三の反応で生成されたエリスロース-4-リン酸とともに、別のキシルロース-5-リン酸は別のフルクトース-6-リン酸および追加のグリセルアルデヒド-3-リン酸を生成するために使用される。,

最終的に、これは3分子のリボース-5-リン酸が2分子のフルクトース-6-リン酸と1分子のグリセルアルデヒド-3-リン酸を生成し、解糖経路に供給することができることを意味する。 さらに、フルクトース-6-リン酸はグルコース-6-リン酸に再び変換され、新しいペントースリン酸経路に入ることができる。,

ペントースリン酸経路の調節機構

経路の異なる反応生成物、中間体、および基質（開始反応物）の需要と可用性は、ペントースリン酸経路のどの部分 最も重要な調節因子は細胞内NADP+濃度である。

低NADP+レベルを有する細胞では、グルコース-6-リン酸の脱水素反応が阻害され、NADPHが産生されることはほとんどないことを意味する。, 還元生合成反応にNADPHが必要な場合にのみ、ペントースリン酸経路の第一段階が活性である。 インスリンは、ペントースリン酸経路の最初のステップを増幅するグリセルアルデヒド-3-リン酸デヒドロゲナーゼの転写速度をアップレギュレートする

NADP+の濃度は主にペントースリン酸経路の第一相に影響を及ぼすが、異なる基質の濃度は第二相に影響を及ぼす傾向がある。,

ペントースリン酸経路のエネルギーバランス

ペントースリン酸経路と解糖経路は、それらの間の様々な分子の協調相互作用または交換によって直接接続され、定義されるため、ペントースリン酸経路の出力は、細胞のニーズによって決定される。 例えば、細胞がDNA合成のために多くのヌクレオチドを必要とする場合、大量のリボース-5-リン酸を生成しなければならない。, このために、細胞は上記の反応を逆転させることができ、ATPを使用して、3分子のリボース-5-リン酸を2分子のフルクトース-6-リン酸分子および1分子のグリセルアルデヒド-3-リン酸分子から生成することができる。

細胞がリボース-5-リン酸およびNADPHの両方を必要とする場合、ペントースリン酸経路の酸化相が引き起こされ、2分子のNADPHおよび1分子のリボース-5-リン酸を1分子のグルコース-6-リン酸から形成する。,

細胞が還元生合成のために大量のNADPHを必要とする場合、ペントースリン酸経路、グリセルアルデヒド-3-リン酸およびフルクトース-6-リン酸の第二相の反応生成物を使用し、それらをグルコース-6-リン酸に変換し、それらをペントースリン酸経路に供給する。 このようにして、1分子のグルコース-6-リン酸は12NADP+をNADPHに変換することができる。,

細胞がNADPHとATPの両方を必要とする場合、ペントースリン酸経路の産物、すなわちフルクトース-6-リン酸およびグリセルアルデヒド-3-リン酸は解糖経路に入る（グルコース-6-リン酸に戻るのではなく）。 グルコース-6-リン酸の3分子は、5つのピルビン酸分子、6つのNADPH、および8つのATPに変換することができる。

病態生理

前述したように、ペントースリン酸経路で生成されたNADPHは、酸化されたグルタチオンを減少させるので、antioxidant防御（細胞解毒）において重要な役割を果たしている。, グルタチオンは活性酸素種を減らし、こうして、戦います多くの病気を引き起こすいわゆる酸化圧力をtripeptideです。

ペントースリン酸経路が適切に機能していない場合、例えばG6PD欠損の場合、不十分な量のNADPHが生成される。 Pentose隣酸塩細道が赤血球の減らされたグルタチオンの唯一のもとであるので、これは細胞崩壊をもたらします;従って、g6pdの不足の個人はhemolytic貧血症の危険がある状態にあります。 関連する臨床提示はFavismと呼ばれます。,

しかし、病原性寄生虫はその成長のために還元グルタチオンを必要とするように、G6PD欠乏症は、マラリアに対する自然保護を付与します。 この選択的優位性は、この遺伝的欠損がサハラ以南のアフリカおよび地中海地域で広まっている理由を説明する。