Ribose 5-phosphate

Ribose 5-phosphate (R5P) vừa là sản phẩm vừa là chất trung gian của con đường pentose phosphate. Bước cuối cùng của các phản ứng oxy hóa trong con đường pentose phosphate là sản phẩm ribulose 5-phosphate. Tùy thuộc vào trạng thái của cơ thể, ribulose 5-phosphate có thể bị đồng phân hóa ngược, trở thành ribose 5-phosphate. Ribulose 5-phosphate có thể thay thế một loạt các chất là sản phẩm của quá trình đồng phân hóa, transaldol hóa và transketol hóa dẫn đến việc hình thành các pentose phosphat khác cùng với fructose 6-phosphate và glyceraldehyd 3-phosphate (hai chất trung gian trong quá trình đường phân).

Enzym ribose-phosphate diphosphokinase biến đổi ribose-5-phosphate thành phosphoribosyl pyrophosphate.

Cấu trúc

R5P cấu tạo bởi nhóm đường 5 carbon, ribose và một nhóm phosphate ở carbon số 5. Nó tồn tại ở dạng chuỗi mở hoặc ở dạng vòng furanose. Dạng furanose được gọi là axit ribose 5-phosphoric.

Sinh tổng hợp

Sự hình thành của R5P phụ thuộc nhiều vào sự phát triển của tế bào và nhu cầu về NADPH (Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate), R5P và ATP (Adenosine triphosphate). Sự hình thành của mỗi phân tử được kiểm soát bởi dòng glucose 6-phosphate (G6P) theo hai con đường trao đổi chất khác nhau: con đường pentose phosphate và đường phân. Mối quan hệ giữa hai con đường có thể được kiểm tra thông qua các tình huống trao đổi chất khác nhau.

Con đường Pentose Phosphate
R5P được sản xuất theo con đường pentose phosphate trong tất cả các sinh vật. (ví dụ tổng hợp axit béo) và đường pentose. Con đường bao gồm hai giai đoạn: giai đoạn oxy hóa tạo ra NADPH và giai đoạn không oxy hóa liên quan đến sự xen kẽ của đường. Trong giai đoạn oxy hóa của PPP, hai phân tử NADP+ bị khử thành NADPH thông qua việc chuyển đổi G6P thành ribulose 5-phosphate (Ru5P). Trong quá trình không oxy hóa của PPP, Ru5P có thể được chuyển đổi thành R5P thông qua xúc tác enzyme ribose-5-phosphate isomerase.


Khi có nhu cầu về NADPH và R5P, G6P tạo thành một phân tử Ru5P thông qua PPP, từ đó tách ra hai phân tử NADPH và một phân tử R5P.

Sinh tổng hợp nucleotide
Nucleotide đóng vai trò là khối xây dựng cho axit nucleic, DNA và RNA. Chúng cấu tạo bởi một base nitơ, một đường pentose và ít nhất một nhóm phosphate. Các nucleotide chứa base nitơ purine hoặc pyrimidine. Tất cả các chất trung gian trong sinh tổng hợp purine được xây dựng trên một "giàn giáo" R5P. R5P cũng đóng vai trò là tiền chất quan trọng của quá trình tổng hợp ribonucleotide pyrimidine.

Trong quá trình sinh tổng hợp nucleotide, R5P được ribose-phosphate diphosphokinase (PRPS1) kích hoạt để tạo thành phosphoribosyl pyrophosphate (PRPP). Sự hình thành PRPP là điều cần thiết cho cả quá trình tổng hợp purin de novo và cho con đường trục vớt purine. Con đường tổng hợp de novo bắt đầu bằng việc kích hoạt R5P thành PRPP, sau này được xúc tác để trở thành phosphoribosylamine, tiền chất nucleotide. Trong quá trình trục vớt purine, phosphoribosyltransferase thêm PRPP vào các base.

PRPP cũng đóng một vai trò quan trọng trong tổng hợp ribonucleotide pyrimidine. Trong bước thứ năm của quá trình tổng hợp nucleotide pyrimidine, PRPP liên kết cộng hóa trị với orotate ở carbon vị trí 1 trên đơn vị ribose. Phản ứng được xúc tác bởi orotate phosphoriboseyltransferase (PRPP transferase), tạo ra orotidine monophosphate (OMP).

Các chức năng khác
R5P có thể được chuyển đổi thành adenosine diphosphate ribose, liên kết và kích hoạt kênh ion TRPM2. Phản ứng được xúc tác bởi ribose-5-phosphate adenylyltransferase

Bệnh liên quan

Sự mất cân bằng R5P trong các tế bào gây nên một số bẹnh tật. Ung thư và khối u có nguyên nhân do sự tăng cường sản xuất R5P dẫn đến tăng cường tổng hợp RNA và DNA. cũng liên quan đến sự mất cân bằng R5P. Bệnh lý phân tử của bệnh chưa được nghiên cứu rõ. Một bệnh khác liên quan đến R5P là bệnh gút Nồng độ G6P cao hơn dẫn đến sự tích tụ các chất trung gian của quá trình đường phân, chuyển sang sản phẩm của R5P. R5P chuyển đổi thành PRPP, điều này buộc sản xuất quá mức purin, dẫn đến tích tụ axit uric. Sự tích tụ là do sự thiếu hụt enzyme hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase (HGPRT), dẫn đến giảm tổng hợp nucleotide và tăng sản xuất axit uric.

Siêu hoạt động trong PRPS1, enzyme xúc tác R5P thành PRPP, cũng có liên quan đến bệnh gút và hội chứng suy giảm phát triển thần kinh và điếc do thần kinh.

Tham khảo