La vía de las pentosas fosfato (también llamada vía del fosfogluconato y derivación de hexosa monofosfato y derivación HMP ) es una vía metabólica paralela a la glucólisis . [1] Genera NADPH y pentosas ( azúcares de 5 carbonos ), así como ribosa 5-fosfato , precursor para la síntesis de nucleótidos . [1] Si bien la vía de las pentosas fosfato implica la oxidación de la glucosa , su función principal es anabólica en lugar de catabólica . La vía es especialmente importante en los glóbulos rojos (eritrocitos). Las reacciones de la vía fueron aclaradas a principios de la década de 1950 por Bernard Horecker y sus colaboradores. [2] [3]
Hay dos fases distintas en el camino. La primera es la fase oxidativa , en la que se genera NADPH, y la segunda es la síntesis no oxidativa de azúcares de 5 carbonos. Para la mayoría de los organismos, la vía de las pentosas fosfato tiene lugar en el citosol ; en las plantas, la mayoría de los pasos tienen lugar en los plastidios . [4]
Al igual que la glucólisis , la vía de las pentosas fosfato parece tener un origen evolutivo muy antiguo. Las reacciones de esta vía están catalizadas principalmente por enzimas en las células modernas; sin embargo, también ocurren de forma no enzimática en condiciones que replican las del océano Arcaico y están catalizadas por iones metálicos , particularmente iones ferrosos (Fe (II)). [5] Esto sugiere que los orígenes de la vía podrían remontarse al mundo prebiótico.
Los principales resultados de la vía son:
Los aminoácidos aromáticos, a su vez, son precursores de muchas vías biosintéticas, incluida la lignina de la madera. [ cita necesaria ]
Las pentosas de la dieta derivadas de la digestión de ácidos nucleicos pueden metabolizarse a través de la vía de las pentosas fosfato, y los esqueletos carbonados de los carbohidratos de la dieta pueden convertirse en intermediarios glucolíticos/gluconeogénicos.
En los mamíferos, la PPP se produce exclusivamente en el citoplasma. En los seres humanos, resulta más activo en el hígado, las glándulas mamarias y la corteza suprarrenal. [ cita necesaria ] El PPP es una de las tres formas principales en que el cuerpo crea moléculas con poder reductor , y representa aproximadamente el 60% de la producción de NADPH en humanos. [ cita necesaria ]
Uno de los usos del NADPH en la célula es prevenir el estrés oxidativo . Reduce el glutatión a través de la glutatión reductasa , que convierte el H2O2 reactivo en H2O mediante la glutatión peroxidasa . Si no estuviera presente, el H 2 O 2 se convertiría en radicales libres hidroxilo mediante la química de Fenton , que puede atacar la célula. Los eritrocitos, por ejemplo, generan una gran cantidad de NADPH a través de la vía de las pentosas fosfato para utilizarlo en la reducción del glutatión.
El peróxido de hidrógeno también se genera para los fagocitos en un proceso a menudo denominado explosión respiratoria . [6]
En esta fase, dos moléculas de NADP + se reducen a NADPH , utilizando la energía procedente de la conversión de glucosa-6-fosfato en ribulosa 5-fosfato .
El conjunto completo de reacciones se puede resumir de la siguiente manera:
La reacción general de este proceso es:
Reacción neta: 3 ribulosa-5-fosfato → 1 ribosa-5-fosfato + 2 xilulosa-5-fosfato → 2 fructosa-6-fosfato + gliceraldehído-3-fosfato
La glucosa-6-fosfato deshidrogenasa es la enzima que controla la velocidad de esta vía [ cita necesaria ] . Es estimulado alostéricamente por NADP + y fuertemente inhibido por NADPH . [7] La proporción de NADPH: NADP + es el principal modo de regulación de la enzima y normalmente es de aproximadamente 100: 1 en el citosol del hígado [ cita necesaria ] . Esto convierte al citosol en un entorno altamente reductor. Una vía que utiliza NADPH forma NADP + , que estimula la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa para producir más NADPH. Este paso también es inhibido por el acetil CoA . [ cita necesaria ]
La actividad de G6PD también está regulada postraduccionalmente por la desacetilasa citoplasmática SIRT2 . "La desacetilación mediada por SIRT2 y la activación de G6PD estimulan la rama oxidativa de PPP para suministrar NADPH citosólico para contrarrestar el daño oxidativo o apoyar la lipogénesis de novo" . [8] [9]
Se ha observado que varias deficiencias en el nivel de actividad (no función) de la glucosa-6-fosfato deshidrogenasa están asociadas con la resistencia al parásito de la malaria Plasmodium falciparum entre personas de ascendencia mediterránea y africana. La base de esta resistencia puede ser un debilitamiento de la membrana de los glóbulos rojos (el eritrocito es la célula huésped del parásito), de modo que no puede sostener el ciclo de vida del parásito el tiempo suficiente para un crecimiento productivo. [10]