ريبوز 5-فوسفات

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة

يُعدّ ريبوز 5-فوسفات ( R5P ) ناتجًا ووسيطًا في مسار فوسفات البنتوز . وتتمثل الخطوة الأخيرة من تفاعلات الأكسدة في هذا المسار في إنتاج ريبولوز 5- فوسفات . وبحسب حالة الجسم، يمكن أن يتحول ريبولوز 5-فوسفات بشكل عكسي إلى ريبوز 5-فوسفات. كما يمكن أن يخضع ريبولوز 5-فوسفات لسلسلة من عمليات التحول، بالإضافة إلى تفاعلات نقل الألدول ونقل الكيتول، مما ينتج عنه فوسفات بنتوز أخرى، فضلًا عن فركتوز 6-فوسفات وجليسرالدهيد 3-فوسفات (وكلاهما وسيطان في عملية تحلل الجلوكوز ).

يقوم إنزيم ريبوز-فوسفات ثنائي الفوسفات كيناز بتحويل ريبوز-5-فوسفات إلى فوسفوريبوزيل بيروفوسفات .

بناء

البنية البلورية لإنزيم إيزوميراز ريبوز 5-فوسفات ومركب ريبوز 5-فوسفات في بكتيريا الإشريكية القولونية

يتكون R5P من سكر خماسي الكربون ، وهو الريبوز ، ومجموعة فوسفات عند ذرة الكربون الخامسة. يمكن أن يوجد في صورة سلسلة مفتوحة أو في صورة فورانوز . يُشار إلى صورة الفورانوز عادةً باسم حمض الريبوز 5-فوسفوريك. [ 1 ]

التخليق الحيوي

يعتمد تكوين R5P بشكل كبير على نمو الخلية وحاجتها إلى NADPH ( نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد فوسفات )، وR5P، وATP ( أدينوسين ثلاثي الفوسفات ). ويتم التحكم في تكوين كل جزيء من خلال تدفق جلوكوز 6-فوسفات (G6P) في مسارين أيضيين مختلفين: مسار فوسفات البنتوز ومسار تحلل الجلوكوز. ويمكن دراسة العلاقة بين هذين المسارين من خلال دراسة حالات أيضية مختلفة. [ 2 ]

مسار فوسفات البنتوز

تحويل شكل السلسلة المفتوحة من ريبوز 5-فوسفات إلى شكل فورانوز.

يُنتَج ريبولوز-5-فوسفات (R5P) في مسار فوسفات البنتوز في جميع الكائنات الحية. [ 2 ] يُعدّ مسار فوسفات البنتوز (PPP) مسارًا أيضيًا يسير بالتوازي مع عملية تحلل الجلوكوز. وهو مصدر أساسي لتوليد NADPH اللازم للتخليق الحيوي الاختزالي [ 3 ] (مثل تخليق الأحماض الدهنية ) وسكريات البنتوز . يتكون المسار من مرحلتين: مرحلة مؤكسدة تُنتج NADPH، ومرحلة غير مؤكسدة تتضمن التحويل المتبادل للسكريات. في المرحلة المؤكسدة من مسار فوسفات البنتوز، يُختزل جزيئان من NADP+ إلى NADPH من خلال تحويل الجلوكوز-6-فوسفات (G6P) إلى ريبولوز-5-فوسفات (Ru5P). أما في المرحلة غير المؤكسدة من مسار فوسفات البنتوز، فيمكن تحويل Ru5P إلى R5P من خلال تحفيز إنزيم ريبوز-5-فوسفات إيزوميراز . [ 4 ]

تحويل ريبولوز 5-فوسفات إلى ريبوز 5-فوسفات.

عندما يتوازن الطلب على NADPH و R5P، يشكل G6P جزيء Ru5P واحد من خلال مسار الفوسفات الخماسي، مما ينتج عنه جزيئين من NADPH وجزيء واحد من R5P. [ 2 ]

تحلل الجلوكوز

عندما تكون الحاجة إلى R5P أكبر من NADPH، يمكن تكوين R5P من خلال وسائط التحلل السكري . يتحول جلوكوز 6-فوسفات إلى فركتوز 6-فوسفات (F6P) وجليسرالدهيد 3-فوسفات (G3P) أثناء عملية التحلل السكري . يقوم إنزيم ترانسكيتولاز وإنزيم ترانسالدولاز بتحويل جزيئين من F6P وجزيء واحد من G3P إلى ثلاثة جزيئات من R5P. [ 2 ] خلال النمو الخلوي السريع، تزداد الحاجة إلى كميات أكبر من R5P وNADPH لتخليق النيوكليوتيدات والأحماض الدهنية، على التوالي. يمكن توجيه وسائط التحلل السكري نحو المرحلة غير المؤكسدة من مسار الفوسفات الخماسي عن طريق التعبير عن جين إنزيم بيروفات كيناز ، PKM. يُحدث PKM اختناقًا في مسار التحلل السكري، مما يسمح لمسار الفوسفات الخماسي باستخدام الوسائط لتخليق NADPH وR5P. يتم تمكين هذه العملية بشكل أكبر عن طريق تثبيط إنزيم إيزوميراز ثلاثي الفوسفات بواسطة فوسفينول بيروفات ، وهو ركيزة PKM. [ 2 ]

وظيفة

يُعد R5P ومشتقاته بمثابة سلائف للعديد من الجزيئات الحيوية، بما في ذلك الحمض النووي DNA ، والحمض النووي RNA ، وATP، والإنزيم المساعد A ، وFAD ( ثنائي نيوكليوتيد الفلافين والأدينين )، والهيستيدين . [ 5 ]

التخليق الحيوي للنيوكليوتيدات

تُعدّ النيوكليوتيدات اللبنات الأساسية للأحماض النووية، الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) والحمض النووي الريبوزي (RNA). [ 6 ] وهي تتكون من قاعدة نيتروجينية، وسكر خماسي، ومجموعة فوسفات واحدة على الأقل. تحتوي النيوكليوتيدات إما على قاعدة نيتروجينية من البيورين أو البيريميدين . تُبنى جميع المركبات الوسيطة في عملية التخليق الحيوي للبيورينات على "هيكل" R5P. [ 7 ] كما يُعدّ R5P طليعةً مهمةً لتخليق نيوكليوتيدات الريبونوكليوتيدات البيريميدينية.

أثناء عملية التخليق الحيوي للنيوكليوتيدات، يُفعَّل ريبوز-5-فوسفات (R5P) بواسطة إنزيم ريبوز-فوسفات ثنائي الفوسفات كيناز (PRPS1) لتكوين فوسفوريبوزيل بيروفوسفات (PRPP). يُعدّ تكوين PRPP ضروريًا لكلٍّ من التخليق الحيوي للبيورينات ومسار استعادة البيورينات . [ 8 ] يبدأ مسار التخليق الحيوي بتفعيل R5P إلى PRPP، والذي يُحفَّز لاحقًا ليصبح فوسفوريبوزيل أمين ، وهو طليعة النيوكليوتيدات. خلال مسار استعادة البيورينات، [ 9 ] تُضيف إنزيمات فوسفوريبوزيل ترانسفيراز PRPP إلى القواعد النيتروجينية. [ 10 ]

تنشيط ريبوز 5-فوسفات إلى فوسفوريبوزيل بيروفوسفات بواسطة ريبوز-فوسفات ثنائي فوسفات كيناز.

يلعب PRPP أيضًا دورًا هامًا في تخليق نيوكليوتيدات البيريميدين. خلال الخطوة الخامسة من تخليق نيوكليوتيدات البيريميدين، يرتبط PRPP تساهميًا بالأوروتات عند ذرة الكربون رقم 1 في وحدة الريبوز. يُحفز هذا التفاعل بواسطة إنزيم ناقل فوسفوريبوزيل الأوروتات (ناقل PRPP)، مما ينتج عنه أحادي فوسفات الأورتيدين (OMP). [ 8 ]

التخليق الحيوي للهيستيدين

الهيستيدين حمض أميني أساسي لا يُصنّع من جديد في جسم الإنسان. ومثل النيوكليوتيدات، تبدأ عملية تصنيع الهيستيدين بتحويل R5P إلى PRPP. وتتمثل الخطوة الأولى في تصنيع الهيستيدين في تكثيف ATP وPRPP بواسطة إنزيم ناقل فوسفوريبوزيل ATP ، وهو الإنزيم المحدد لمعدل التفاعل. ويخضع تصنيع الهيستيدين لتنظيم دقيق عن طريق التثبيط الارتجاعي [ 11 ].

وظائف أخرى

يمكن تحويل R5P إلى أدينوسين ثنائي الفوسفات ريبوز ، الذي يرتبط بقناة أيون TRPM2 وينشطها . ويتم تحفيز هذا التفاعل بواسطة إنزيم ريبوز-5-فوسفات أدينيل ترانسفيراز [ 12 ].

أهمية المرض

ارتبطت بعض الأمراض باختلال توازن ريبوز 5-فوسفات (R5P) في الخلايا. تُظهر الأورام السرطانية زيادة في إنتاج R5P بالتزامن مع زيادة تخليق الحمض النووي الريبوزي (RNA) والحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA). [ 2 ] كما يرتبط نقص إنزيم إيزوميراز ريبوز 5-فوسفات ، وهو أندر الأمراض في العالم، [ 13 ] [ 14 ] باختلال توازن R5P. على الرغم من أن الآلية المرضية الجزيئية لهذا المرض غير مفهومة بشكل كامل، إلا أن الفرضيات تشمل انخفاض تخليق الحمض النووي الريبوزي. ومن الأمراض الأخرى المرتبطة بـ R5P داء النقرس . [ 15 ] تؤدي المستويات المرتفعة من جلوكوز 6-فوسفات (G6P) إلى تراكم نواتج وسيطة في عملية تحلل الجلوكوز، والتي يتم توجيهها لإنتاج R5P. يتحول R5P إلى بروبروسيد الصوديوم (PRPP)، مما يؤدي إلى فرط إنتاج البيورينات، وبالتالي تراكم حمض اليوريك . [ 8 ]

يُلاحظ تراكم PRPP في متلازمة ليش-نيهان . [ 16 ] وينتج هذا التراكم عن نقص في إنزيم هيبوكسانثين-جوانين فوسفوريبوزيل ترانسفيراز (HGPRT)، مما يؤدي إلى انخفاض تخليق النيوكليوتيدات وزيادة إنتاج حمض اليوريك.

وقد ارتبط فرط نشاط إنزيم PRPS1 ، الذي يحفز تحويل R5P إلى PRPP، بمرض النقرس، بالإضافة إلى ضعف النمو العصبي والصمم الحسي العصبي. [ 17 ]

مراجع

  1. ↑ ليفين، ب. أ.، وستيلر، إ. ت. (فبراير 1934). "تخليق حمض الريبوز-5-فوسفوريك" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 104 (2): 299-306 . doi : 10.1016/S0021-9258(18)75766-9 .
  2. 1 2 3 4 5 6 بيرج جي إم، تيموشكو جي إل، سترير إل (2015). الكيمياء الحيوية ( الطبعة السابعة). دبليو إتش فريمان. ص 589 – 613. ISBN   978-1-4292-7635-1.
  3. ↑ كروجر، ن. ج.، وفون شاوين، أ. (يونيو 2003). "مسار فوسفات البنتوز التأكسدي: البنية والتنظيم". الرأي الحالي في بيولوجيا النبات . 6 (3): 236-246 . Bibcode : 2003COPB....6..236K . doi : 10.1016/s1369-5266(03)00039-6 . PMID 12753973 . 
  4. ↑ تشانغ ر، أندرسون سي إي، سافتشينكو أ، سكارينا ت، إيفدوكيموفا إي، بيزلي س، أروسميث سي إتش، إدواردز إيه إم، جواكيمياك أ، موبراي إس إل (يناير 2003). "بنية إنزيم إيزوميراز ريبوز-5-فوسفات في الإشريكية القولونية: إنزيم واسع الانتشار في مسار فوسفات البنتوز ودورة كالفن" . ستراكشر . 11 (1): 31-42 . doi : 10.1016/ s0969-2126 (02)00933-4 . PMC 2792023. PMID 12517338 .  
  5. ↑ كولمان جيه بي، سميث سي جيه (2007). إكس فارم : المرجع الشامل لعلم الأدوية . الصفحات 1-6 . doi : 10.1016/b978-008055232-3.60227-2 . ISBN  978-0-08-055232-3.
  6. ↑ "النيوكليوتيدات" . موسوعة المصطلحات الكيميائية للاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية. الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية. 2009. doi : 10.1351/goldbook.n04255 . ISBN 978-0-9678550-9-7.
  7. ↑ إنجلكينج، إل آر (2015). "تخليق البيورين". كتاب الكيمياء الفيزيولوجية البيطرية ( الطبعة الثالثة). الصفحات 88-92 . doi : 10.1016/b978-0-12-391909-0.50015-3 . ISBN   978-0-12-391909-0.
  8. 1 2 3 بيلي، جيه دبليو (2011). "استقلاب البيورينات والبيريميدينات والكربون الأحادي". مراجعة إلسيفير المتكاملة للكيمياء الحيوية ( الطبعة الثانية). الصفحات 119-124 . doi : 10.1016/b978-0-323-07446-9.00014-3 . ISBN   978-0-323-07446-9.
  9. ↑ إنجلكينج، إل آر (2015). "الفصل 31 - استقلاب الكربوهيدرات في كريات الدم الحمراء". كتاب الكيمياء الفيزيولوجية البيطرية ( الطبعة الثالثة). الصفحات 190-194 . doi : 10.1016/b978-0-12-391909-0.50031-1 . ISBN   978-0-12-391909-0.
  10. ↑ شرام، في. إل.، وغروبماير، سي. (2004). آليات وأدوار إنزيمات فوسفوريبوزيل ترانسفيراز في استقلاب الأحماض النووية . المجلد 78. الصفحات 261-304 . doi : 10.1016/s0079-6603(04)78007-1 . ISBN   978-0-12-540078-7PMID 15210333​​ {{cite book}}تم |journal=تجاهله ( مساعدة )
  11. ↑ إنجل، ر. أ . (يناير 2011). "تخليق الهيستيدين" . كتاب أرابيدوبسيس . 9 e0141. doi : 10.1199/tab.0141 . PMC 3266711. PMID 22303266 .  
  12. ↑ إيفانز، دبليو آر، وسان بيترو، إيه (يناير 1966). "فسفرة ثنائي فوسفوريبوز الأدينوزين". أرشيف الكيمياء الحيوية والفيزياء الحيوية . 113 (1): 236-244 . doi : 10.1016/0003-9861(66)90178-0 . PMID 4287446 . 
  13. ↑ واميلينك إم إم، غرونينغ إن إم، جانسن إي إي، بلوملين كيه، ليرش إتش، جاكوبس سي، رالسر إم (سبتمبر 2010). "الفرق بين النادر والنادر للغاية: التوصيف الجزيئي لنقص إنزيم ريبوز 5-فوسفات إيزوميراز" . مجلة الطب الجزيئي . 88 (9): 931-939 . doi : 10.1007/s00109-010-0634-1 . hdl : 1871/34686 . PMID 20499043 . 
  14. ↑ هوك جيه إتش، فيرهوفن إن إم، سترويز إي إيه، سالومونز جي إس، جاكوبس سي، فان دير كناب إم إس (أبريل 2004). "نقص إنزيم إيزوميراز ريبوز-5-فوسفات: خطأ وراثي جديد في مسار فوسفات البنتوز مرتبط باعتلال دماغي بطيء التطور" . المجلة الأمريكية لعلم الوراثة البشرية . 74 (4): 745-751 . doi : 10.1086/383204 . PMC 1181951. PMID 14988808 .  
  15. ↑ خيمينيز آر تي، بويغ جي جي (2012). "استقلاب البيورين في نشأة فرط حمض يوريك الدم والأخطاء الخلقية في استقلاب البيورين المرتبطة بالمرض". النقرس واعتلالات المفاصل البلورية الأخرى . الصفحات 36-50 . doi : 10.1016/b978-1-4377-2864-4.10003-x . ISBN  978-1-4377-2864-4.
  16. ↑ إيشيدا ك، هوسويامادا م، هوسويا ت، إندو هـ (2009). "فرط حمض يوريك الدم الأيضي والكلوي الأولي". الأمراض الوراثية للكلى . ص 651-660 . doi : 10.1016/b978-0-12-449851-8.00038-3 . ISBN  978-0-12-449851-8.
  17. ↑ سينغر إتش إس، مينك جيه دبليو، جيلبرت دي إل، يانكوفيتش جيه (2010). "الاضطرابات الأيضية الوراثية المرتبطة بأعراض خارج هرمية". اضطرابات الحركة في مرحلة الطفولة . ص 164-204 . doi : 10.1016/B978-0-7506-9852-8.00015-1 . ISBN  978-0-7506-9852-8.