Hispanopedia WikiLa ribosa 5-fosfato ( R5P ) es tanto un producto como un intermediario de la vía de las pentosas 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 organismo, la ribulosa 5-fosfato puede isomerizarse reversiblemente a ribosa 5-fosfato. La ribulosa 5-fosfato también puede sufrir una serie de isomerizaciones, así como transaldolaciones y transcetolaciones que dan como resultado la producción de otras pentosas fosfato, así como fructosa 6-fosfato y gliceraldehído 3-fosfato (ambos intermediarios de la glucólisis ).
La enzima ribosa-fosfato difosfoquinasa convierte la ribosa-5-fosfato en fosforribosil pirofosfato .
Estructura
El R5P consta de un azúcar de cinco carbonos , la ribosa , y un grupo fosfato en el carbono de la posición cinco. Puede existir en forma de cadena abierta o en forma de furanosa . La forma furanosa se conoce 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 ( nicotinamida adenina dinucleótido fosfato ), R5P y ATP ( adenosín trifosfato ). 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 ambas vías puede estudiarse en distintas situaciones metabólicas. [ 2 ]
Vía de las pentosas fosfato
El 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 transcurre paralelamente a la glucólisis. Es una fuente crucial para la generación de NADPH para la biosíntesis reductiva [ 3 ] (por ejemplo, la síntesis de ácidos grasos ) y azúcares pentosas . 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 la PPP, dos moléculas de NADP+ se reducen a NADPH mediante la conversión de G6P a ribulosa 5-fosfato (Ru5P). En la fase no oxidativa de la PPP, el Ru5P puede convertirse en R5P mediante la 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 de la PPP, generando dos moléculas de NADPH y una molécula de R5P. [ 2 ]
Glucólisis
Cuando se necesita más R5P que NADPH, el R5P puede formarse a través de intermediarios glucolíticos . 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 rápido crecimiento celular, se necesitan mayores cantidades de R5P y NADPH para la síntesis de nucleótidos y ácidos grasos, respectivamente. Los intermediarios glucolíticos pueden desviarse hacia la fase no oxidativa de la vía de las pentosas fosfato (PPP) mediante la expresión del gen de la isoenzima piruvato quinasa , PKM. La PKM crea un cuello de botella en la vía glucolítica, permitiendo que la PPP utilice los intermediarios para sintetizar NADPH y R5P. Este proceso se ve favorecido además por la inhibición de la triosafosfato isomerasa por el fosfoenolpiruvato , el sustrato de la PKM. [ 2 ]
Función
R5P y sus derivados sirven como precursores de muchas biomoléculas, incluyendo ADN , ARN , ATP, coenzima A , FAD ( flavina adenina dinucleótido ) e histidina . [ 5 ]
Biosíntesis de nucleótidos
Los nucleótidos sirven como bloques de construcción para los ácidos nucleicos, el ADN y el 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 intermediarios en la biosíntesis de purinas se construyen sobre un andamiaje de R5P. [ 7 ] El R5P también sirve como un precursor importante para la síntesis de ribonucleótidos de pirimidina.
Durante la biosíntesis de nucleótidos, la R5P se activa mediante la 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 recuperación de purinas . [ 8 ] La vía de síntesis de novo comienza con la activación de la R5P a PRPP, que posteriormente se cataliza para convertirse en fosforribosilamina , un precursor de nucleótidos. Durante la vía de recuperación de purinas, [ 9 ] las fosforribosiltransferasas añaden PRPP a las bases. [ 10 ]
El PRPP también desempeña 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 al orotato en el carbono de la posición uno de la unidad de ribosa. La reacción es catalizada por la orotato fosforriboseiltransferasa (PRPP transferasa), lo que produce orotidina monofosfato (OMP). [ 8 ]
Biosíntesis de histidina
La histidina es un aminoácido esencial que no se sintetiza de novo en los humanos. Al igual que los nucleótidos, la biosíntesis de histidina se inicia con la conversión de R5P a PRPP. El paso de la biosíntesis de histidina es la condensación de ATP y PRPP por la ATP-fosforribosiltransferasa , la enzima determinante de la velocidad. La biosíntesis de histidina está cuidadosamente regulada por inhibición por retroalimentación [ 11 ].
Otras funciones
La R5P puede convertirse en adenosina difosfato ribosa , que se une y activa el canal iónico TRPM2 . La reacción es catalizada por la ribosa-5-fosfato adenililtransferasa [ 12 ].
Relevancia de la enfermedad
Se han relacionado enfermedades con desequilibrios de R5P en las células. Los cánceres y tumores muestran una producción aumentada 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 no se comprende bien, las hipótesis incluyen una disminución de la síntesis de ARN. Otra enfermedad relacionada con R5P es la gota . [ 15 ] Los niveles más altos de G6P conducen a una acumulación de intermediarios glucolíticos, que se desvían a la producción de R5P. El 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), lo que conduce a una disminución de la síntesis de nucleótidos y un aumento de la producción de ácido úrico.
La hiperactividad de PRPS1 , la enzima que cataliza la conversión de R5P a PRPP, también se ha relacionado con la gota, así como con el deterioro del neurodesarrollo y la sordera neurosensorial. [ 17 ]
Referencias
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- Organofosfatos
- Vía de las pentosas fosfato
- derivados de monosacáridos
