*Nezamieňať s heslom riboflavín-5'-fosfát.*

**Ribóza-5-fosfát** (**R5P**) je fosforylovaný derivát ribózy. Je zároveň produktom a intermediátom pentózafosfátového cyklu. Posledným krokom oxidatívnych reakcií v pentózafosfátovom cykle je tvorba ribulóza-5-fosfátu. Podľa stavu organizmu sa ribulóza-5-fosfát reverzibilne izomerizuje na ribóza-5-fosfát. Ribulóza-5-fosfát môže inak podstúpiť niekoľko izomerizačných, transaldolačných a transketolačných reakcií, po ktorých vznikajú iné pentózafosfáty, ako aj fruktóza-6-fosfát a glyceraldehyd-3-fosfát (intermediáty v glykolýze).

Ribóza-5-fosfát sa premieňa pôsobením enzýmu ribózafosfátdifosfokinázy na fosforibozylpyrofosfát (PRPP).

Štruktúra
---------

R5P pozostáva z päťuhlíkového sacharidu, ribózy, a fosfátovej skupiny, ktorá je viazaná na uhlík C5. Existuje buď ako lineárna forma, alebo ako cyklická forma (konkrétne ako furanóza). Furanózová forma je bežne označovaná i ako kyselina ribóza-5-fosforečná.

Premena ribóza-5-fosfátu z lineárnej formy na furanózu.

Biosyntéza
----------

Tvorba R5P je závislá na raste bunky a na potrebe NADPH, R5P a ATP. Tvorba každej z týchto látok je riadená tokom glukóza-6-fosfátu (G6P) v dvoch rôznych metabolických dráhach: pentózafosfátovej dráhe a glykolýze. Vzťah medzi týmito dráhami sa dá skúmať pri rôznych metabolických situáciách.

### Pentózafosfátová dráha

*Bližšie informácie v hlavnom článku: Pentózafosfátová dráha*
Kryštálová štruktúra komplexu ribóza-5-fosfátizomerázy a ribóza-5-fosfátu z *E. coli*.
R5P vzniká v pentózafosfátovej dráhe u všetkých organizmov. Pentózafosfátová dráha je metabolická dráha, ktorá beží zároveň s glykolýzou. Je to hlavný zdroj NADPH, ktorý sa využíva pre reduktívnu biosyntézu (napríklad syntézu mastných kyselín) a pentózových cukrov. Táto dráha sa skladá z dvoch častí, a to oxidačnej fáze, pri ktorej sa tvorí NADPH, a neoxidačnej fáze, pri ktorej sa premieňajú cukry. V oxidačnej fáze sa redukujú dve molekuly NADP+ na NADPH pomocou premeny G6P na ribulóza-6-fosfát (Ru6P). V neoxidačnej fáze sa potom Ru5P premieňa na R5P pomocou enzýmu ribóza-5-fosfátizomerázy.

Izomerizácia Ru5P a R5P.
Ak je dopyt pre NADPH a R5P vyrovnaný, G6P tvorí jednu molekulu Ru5P pomocou pentózafosfátovej dráhy, čím vznikajú dve molekuly NADPH a jedna molekula R5P.

### Glykolýza

Ak sa vyžaduje viac R5P než NADPH, R5P sa môže tvoriť i z intermediátov glykolýzy. G6P sa v glykolýze premieňa na fruktóza-6-fosfát (F6P) a glyceraldehyd-3-fosfát (G3P). Transketoláza a transaldoláza premieňajú dve molekuly F6P a jednu molekulu G3P na tri molekuly R5P. Pri rýchlom raste buniek je nutné veľké množstvo R5P a NADPH pre syntézu nukleotidov a mastných kyselín. Glykolytické intermediáty sa teda dajú využiť v neoxidatívnej fáze pentózafosfátového cyklu pomocou expresie génu pre izoenzým pyruvátkinázy, PKM. PKM spôsobí veľké spomalenie v glykolýze, takže sa intermediáty môžu namiesto toho využiť v pentózafosfátovom cykle na syntézu NADPH a R5P. Tento proces je takisto podporený inhibíciou triózafosfátizomerázy, ktorá je inhibovaná fosfoenolpyruvátom, ktorý je substrátom PKM.

Funkcia
-------

R5P a jej deriváty slúžia ako prekurzory mnohých biomolekúl vrátane DNA, RNA, ATP, koenzýmu A, FAD a histidínu. R5P takisto vystupuje v syntéze tryptofánu.

### Biosyntéza nukleotidov

*Pozri aj: Metabolizmus pyrimidínov a Metabolizmus purínov*
Nukleotidy sú základné stavebné kamene nukleových kyselín, DNA a RNA. Skladajú sa z dusíkatej báze, pentózy a aspoň jednej fosfátovej skupiny. Nukleotidy obsahujú buď purínovú alebo pyrimidínovú bázu. Všetky intermediáty v biosyntéze purínov sú naviazané na R5P. R5P je takisto dôležitý prekurzor pri syntéze pyrimidínových ribonukleotidov.

Aktivácia ribózy-5-fosfátu (R5P) na fosforibozylpyrofosfát (PRPP) pôsobením ribózafosfátdifosfokinázy.
Pri biosyntéze nukleotidov pôsobí na R5P ribózafosfátdifosfokináza (PRPS1), vďaka čomu vzniká fosforibozylpyrofosfát (PRPP). Tvorba PRPP je esenciálna pre *de novo* syntézu purínov i pre recyklačné dráhy purínov. Syntéza *de novo* začína aktiváciou R5P premenou na PRPP, ktorý sa potom premieňa na fosforibozylamín (PRA). Počas obnovovacích dráh purínov viažu fosforibozyltransferázy PRPP na bázy.

PRPP hrá dôležitú úlohy i pri syntéze pyrimidínových ribonukleotidov. V piatom kroku tejto syntéze sa PRPP kovalentne viaže na orotát na C1 uhlík ribózy. Reakcia je katalyzovaná enzýmom orotátfosforibozyltransferázou (PRPP transferázou) a jej produktom je orotidínmonofosfát (OMP).

### Biosyntéza histidínu a tryptofánu

Histidín je esenciálna aminokyselina, ktorá sa u ľudí nesyntetizuje *de novo*. Podobne ako u nukleotidov začína biosyntéza histidínu premenou R5P na PRPP. Rýchlosť určujúcim krokom biosyntézy histidínu je kondenzácia ATP a PRPP, ktorú katalyzuje ATP-fosforibozyltransferáza. V procese dochádza k štiepeniu kruhu v adeníne. Uhlíkové atómy z ribóza v PRPP tvoria lineárny reťazec a čast imidazolového kruhu histidínu. Biosyntéza histidínu je opatrne regulovaná spätnou inhibíciou.

Podobne je to pri syntéze tryptofánu, kde prvým krokom je N-alkylácia kyseliny antranilovej, ktorú katalyzuje antranilátfosforibozyltransferáza.

### Iné funkcie

R5P sa dá premeniť na adenozíndofosfátribózu, ktorá sa viaže na TRPM2 iónový kanál, čím ho aktivuje. Túto reakciu katalyzuje ribóza-5-fosfátadenylyltransferáza.

Klinický význam
---------------

Niekoľko chorôb súvisí s nerovnováhou R5P v bunkích. Rakoviny a nádory vykazujú zvýšenú produkciu R5P korelovanú so zvýšenou syntézou RNA a DNA. Ribóza-5-fosfátizomerázová deficiencia, najvzácnejšia choroba na svete, takisto súvisí s nerovnováhou R5P. Aj keď molekulárna patológia tejto choroby nie je úplne pochopená, medzi hypotézy patrí znížená syntéza RNA. Ďalšia choroba súvisiaca s R5P je dna. Vysoká hladina G6P vedie k nadbytku intermediátov glykolýzy, ktoré sú smerované k produkcii R5P. R5P sa mení na PRPP, ktorá má za následok tvorbu purínov, čím vzniká nadbytok kyseliny močovej.

Akumulácia PRPP nastáva pri Lesch-Nyhanovom syndróme. Nadbytok je tvorený nedostatočnou aktivitou enzýmu hypoxantín-guanínfosforibozyltransferázy (HGPRT), ktorá vedie k oslabenej syntéze nukleotidov a zvýšenej produkcii kyseliny močovej.

Superaktivita enzýmu PRPS1, ktorý katalyzuje premenu R5P na PRPP, bola takisto spojená s dnou, ako aj s neurologickými vývojovými poruchami a senzorineurálnou hluchotou.

Referencie
----------

1. ↑  ŠKÁRKA, Bohumil; FERENČÍK, Miroslav. *Biochémia*. 3. vyd. [s.l.] : [s.n.], 1992. ISBN 80-05-01076-1.
2. ↑   The Synthesis of Ribose-5-Phosphoric Acid. *Journal of Biological Chemistry*, February 1934, s. 299–306. Dostupné online.
3. 1 2 3 4 5 6  BERG, Jeremy M.; TYMOCZKO, John L.; STRYER, Lubert. *Biochemistry*. 7th. vyd. [s.l.] : W.H. Freeman, 2015. ISBN 978-1-4292-7635-1. S. 589–613.
4. ↑   The oxidative pentose phosphate pathway: structure and organisation. *Current Opinion in Plant Biology*, June 2003, s. 236–46. DOI: 10.1016/s1369-5266(03)00039-6. PMID 12753973.
5. ↑   Structure of Escherichia coli ribose-5-phosphate isomerase: a ubiquitous enzyme of the pentose phosphate pathway and the Calvin cycle. *Structure*, January 2003, s. 31–42. DOI: 10.1016/s0969-2126(02)00933-4. PMID 12517338.
6. ↑  COLEMAN, James P.; SMITH, C. Jeffrey. *X* Pharm*: The Comprehensive Pharmacology Reference*. [s.l.] : [s.n.], 2007. ISBN 9780080552323. DOI:10.1016/b978-008055232-3.60227-2 S. 1–6.
7. ↑   *IUPAC Compendium of Chemical Terminology*. [s.l.] : International Union of Pure and Applied Chemistry, 2009. ISBN 978-0-9678550-9-7. DOI:10.1351/goldbook.n04255 Nucleotides.
8. ↑  ENGELKING, Larry R.. *Textbook of Veterinary Physiological Chemistry*. Third. vyd. [s.l.] : [s.n.], 2015. ISBN 978-0-12-391909-0. DOI:10.1016/b978-0-12-391909-0.50015-3 Purine Biosynthesis, s. 88–92.
9. 1 2 3  PELLEY, John W.. *Elsevier's Integrated Review Biochemistry*. 2nd. vyd. [s.l.] : [s.n.], 2011. ISBN 9780323074469. DOI:10.1016/b978-0-323-07446-9.00014-3 Purine, Pyrimidine, and Single-Carbon Metabolism, s. 119–124.
10. ↑   Structural biology of the purine biosynthetic pathway. *Cellular and Molecular Life Sciences*, 2008, s. 3699–3724. DOI: 10.1007/s00018-008-8295-8.
11. ↑  ENGELKING, Larry R.. *Textbook of Veterinary Physiological Chemistry*. Third. vyd. [s.l.] : [s.n.], 2015. ISBN 978-0-12-391909-0. DOI:10.1016/b978-0-12-391909-0.50031-1 Chapter 31 Šablóna:Mdash Carbohydrate Metabolism in Erythrocytes, s. 190–194.
12. ↑  SCHRAMM, Vern L; GRUBMEYER, Charles. *Phosphoribosyltransferase Mechanisms and Roles in Nucleic Acid Metabolism*. [s.l.] : [s.n.], 2004. ISBN 9780125400787. DOI:10.1016/s0079-6603(04)78007-1 S. 261–304.
13. 1 2  VOET, Donald. *Fundamentals of biochemistry : life at the molecular level*. Fifth. vyd. Hoboken, NJ : [s.n.], 2016. Dostupné online. ISBN 978-1-118-91840-1.
14. ↑  R. Caspi. *Pathway: L-histidine biosynthesis* [online]. MetaCyc Metabolic Pathway Database, 2008-10-10. Dostupné online.
15. ↑   Histidine biosynthesis in plants. *Amino Acids*, 2006, s. 127–142. DOI: 10.1007/s00726-005-0247-0. PMID 16547652.
16. ↑   Histidine biosynthesis. *The Arabidopsis Book*, January 2011, s. e0141. DOI: 10.1199/tab.0141. PMID 22303266.
17. ↑  C.A. Fulcher. *Pathway: L-tryptophan biosynthesis* [online]. MetaCyc Metabolic Pathway Database, 2010-02-12. Dostupné online.
18. ↑   Evolution of a Biosynthetic Pathway: The Tryptophan Paradigm. *Annual Review of Microbiology*, 1989, s. 567–600. DOI: 10.1146/annurev.mi.43.100189.003031. PMID 2679363.
19. ↑   Phosphorolysis of adenosine diphosphoribose. *Archives of Biochemistry and Biophysics*, January 1966, s. 236–44. DOI: 10.1016/0003-9861(66)90178-0. PMID 4287446.
20. ↑   The difference between rare and exceptionally rare: molecular characterization of ribose 5-phosphate isomerase deficiency. *Journal of Molecular Medicine*, September 2010, s. 931–9. Dostupné online. DOI: 10.1007/s00109-010-0634-1. PMID 20499043.
21. ↑   Ribose-5-phosphate isomerase deficiency: new inborn error in the pentose phosphate pathway associated with a slowly progressive leukoencephalopathy. *American Journal of Human Genetics*, April 2004, s. 745–51. DOI: 10.1086/383204. PMID 14988808.
22. ↑  JIMÉNEZ, Rosa Torres; PUIG, Juan García. *Gout & Other Crystal Arthropathies*. [s.l.] : [s.n.], 2012. ISBN 978-1-4377-2864-4. DOI:10.1016/b978-1-4377-2864-4.10003-x Purine Metabolism in the Pathogenesis of Hyperuricemia and Inborn Errors of Purine Metabolism Associated With Disease, s. 36–50.
23. ↑  ICHIDA, Kimiyoshi; HOSOYAMADA, Makoto; HOSOYA, Tatsuo. *Genetic Diseases of the Kidney*. [s.l.] : [s.n.], 2009. ISBN 978-0-12-449851-8. DOI:10.1016/b978-0-12-449851-8.00038-3 Primary Metabolic and Renal Hyperuricemia, s. 651–660.
24. ↑  SINGER, Harvey S.; MINK, Jonathan W.; GILBERT, Donald L.. *Movement Disorders in Childhood*. [s.l.] : [s.n.], 2010. ISBN 978-0-7506-9852-8. DOI:10.1016/B978-0-7506-9852-8.00015-1 Inherited Metabolic Disorders Associated with Extrapyramidal Symptoms, s. 164–204.

Zdroj
-----

*Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Ribose 5-phosphate na anglickej Wikipédii.*

| * z
* d
* u
Intermediáty nukleotidových metabolizmov |
| --- |
| Purínový metabolizmus | 

|  |  |  |  |  |  |  |  |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| Anabolizmus | 

|  |  |
| --- | --- |
| *R5P→IMP:* | 
* R5P
* PRPP
* PRA
* GAR
* FGAR
* FGAM
* AIR
* CAIR
* SACAIR
* AICAR
* FAICAR

 |
| *IMP→AMP:* | 
* Adenylosukcinát

 |
| *IMP→GMP:* | 
* Xantozínmonofosfát

 |

 |
| Katabolizmus | 
* Hypoxantín
* Xantín
* Kyselina močová
* 5-Hydroxyizourát
* Alantoín
* Kyselina alantoová
* Močovina
* Amoniak

 |

 |
| Pyrimidínový metabolizmus | 

|  |  |
| --- | --- |
| Anabolizmus | 
* Karbamoylfosfát
* Kyselina karbamoylasparágová
* Kyselina 4,5-dihydroorotová
* Kyselina orotová
* Orotidín-5'-monofosfát
* Uridínmonofosfát

 |
| Katabolizmus | 

|  |  |
| --- | --- |
| Uracil: | 
* Dihydrouracil
* Kyselina 3-ureidopropiónová
* β-Alanín
* Malonátsemialdehyd
* Malonyl-CoA

 |
| Tymín: | 
* Dihydrotymín
* Kyselina β-ureidoizobutyrová
* Kyselina 3-aminoizobutyrová
* Metylmalonátsemialdehyd
* Metylmalonyl-CoA

 |

 |

 |

| * z
* d
* u
Pentózafosfátová dráha |
| --- |
| Intermediáty | 

|  |  |
| --- | --- |
| Oxidačná fáza | 
* Glukóza-6-fosfát
* 6-Fosfoglukonolaktón
* 6-Fosfoglukonát
* Ribulóza-5-fosfát

 |
| Neoxidačná fáza | 
* Ribóza-5-fosfát
* Xylulóza-5-fosfát
* Sedoheptulóza-7-fosfát
* Erytróza-4-fosfát
* Glyceraldehyd-3-fosfát
* Fruktóza-6-fosfát

 |

 |
| Enzýmy | 

|  |  |
| --- | --- |
| Oxidačná fáza | 
* Glukóza-6-fosfátdehydrogenáza
* Glukónolaktonáza
* Fosfoglukonátdehydrogenáza

 |
| Neoxidačná fáza | 
* Ribózafosfátizomeráza
* Ribulózafosfátepimeráza
* Transaldoláza
* Transketoláza

 |

 |