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Via das Pentoses Fosfato

A via das pentoses fosfato (também conhecida como hexose monofosfato (HMP) shunt)) é um importante processo fisiológico que pode ocorrer em 2 fases: oxidativa e não oxidativa. A fase oxidativa utiliza glicose-6-fosfato para produzir nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato (NADPH) e ribulose-5-fosfato (que pode ser convertida em ribose-5-fosfato). A fase não oxidativa é uma coleção de várias reações reversíveis nas quais os intermediários estão conectados a várias outras vias, incluindo síntese de nucleotídeos, síntese de aminoácidos aromáticos e glicólise.

Última atualização: 4 May, 2022

Responsibilidade editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Definição e Função

Definição

A via das pentoses fosfato origina, através de várias reações, moléculas de fosfato de dinucleotídeo de nicotinamida e adenina (NADPH, pela sigla em inglês) e ribose-5-fosfato. Esta via ocorre paralelamente à glicólise.

Localização

A via das pentoses fosfato ocorre no citoplasma das células.

Função

A via das pentoses fosfato origina intermediários, que são utilizados para variados fins:

  • NADPH:
    • Reduz a glutationa (evita os danos oxidativos)
    • Participa na biossíntese de ácidos gordos e colesterol
  • Ribose-5-fosfato: precursor importante para a biossíntese de nucleotídeos
  • Eritrose-4-fosfato: utilizado para o metabolismo de aminoácidos aromáticos
  • Os outros metabólitos podem ser usados para:
    • Glicólise
    • Gliconeogénese

Fases Oxidativa e não Oxidativa

A via das pentoses fostato é dividida em 2 fases principais:

  • Fase oxidativa (irreversível)
  • Fase não oxidativa (reversível)

Fase oxidativa

A fase oxidativa consiste numa fase irreversível composta por 3 etapas.

Substratos iniciais:

  • Glicose-6-fosfato
  • 2 moléculas de NADP +
  • H₂O

Reações:

  1. Desidrogenação do átomo C1 da glicose-6-fosfato → 6-fosfogluconolactona
    • Reação catalisada pela enzima glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PD)
    • Etapa limitante
    • A molécula de NADP+ é reduzida → NADPH
  2. A 6-Fosfogluconolactonase hidrolisa a 6-fosfogluconolactona → 6-fosfogluconato
  3. Descarboxilação oxidativa da 6-fosfogluconato pela 6-fosfogluconato desidrogenase → ribulose-5-fosfato:
    • A molécula de NADP+ é reduzida → NADPH
    • Ocorre a produção de CO2.

Produtos finais:

  • 2 moléculas de NADPH
  • 1 molécula de CO2
  • Ribulose-5-fosfato
Fase oxidativa da via das pentoses fosfato

Na fase oxidativa ocorre a conversão da glicose-6-fosfato (1) em ribulose-5-fosfato (4), dando origem a 2 moléculas de NADPH.
NADPH: Fosfato dinucleotídeo de nicotinamida e adenina

Imagem: “Ox Pentose phosphate pathway” por Yikrazuul. Licença: Domínio Público

Fase não oxidativa

A fase não oxidativa é reversível e utiliza as isomerases para formar os intermediários dos açúcares, que são utilizados na glicólise e na biossíntese de nucleotídeos.

  1. Ribulose-5-fosfato ⇆ convertida em:
    • Xilulose-5-fosfato (pela ribulose-5-fosfato epimerase) ou
    • Ribose-5-fosfato (pela ribose-5-fosfato isomerase)
  2. Xilulose-5-fosfato + ribose-5-fosfato ⇆ gliceraldeído-3-fosfato + sedo-heptulose-7-fosfato
    • Catalisada pela enzima transcetolase
    • Para que a reação ocorra é necessária tiamina pirofosfato.
  3. A transaldolase é responsável por transferir um grupo aldeído da sedoheptulose-7-fosfato para o gliceraldeído-3-fosfato ⇆ eritrose-4-fosfato + frutose-6-fosfato
  4. Adicionalmente, ocorre a seguinte reação: eritrose-4-fosfato + xilulose-5-fosfato ⇆ frutose-6-fosfato + gliceraldeído-3-fosfato
    • Catalisada pela enzima transcetolase
    • Para que a reação ocorra é necessária tiamina pirofosfato.
    • Origina intermediários utilizados na glicólise e na gliconeogênese

Regulação da Via das Pentoses Fosfato

  • A etapa “chave” que regula a via das pentoses fosfato é a reação limitante da velocidade, que é catalisada pela G6PD:
    • Induzida por:
      • NADP +
      • Glicose-6-fosfato
    • Inibida por:
      • NADPH (mecanismo chave do feedback negativo)
      • Acetil coenzima A (CoA)
  • No entanto, é de denotar que existem possíveis vias alternativas:
    • Vários pontos de entrada e de saída
    • Vários intermediários possíveis
    • Reações reversíveis (sobretudo na fase não oxidativa)

Relevância Clínica

  • Deficiência da G6PD: forma de anemia hemolítica intravascular herdada de forma recessiva ligada ao X. A deficiência da G6PD resulta numa quantidade insuficiente de NADPH, sem a qual não ocorre a redução da glutationa ao nível dos eritrócitos. Desta forma, os eritrócitos não são protegidos contra o stress oxidativo, com consequentes lesões e hemólise.
  • Malária: doença parasitária infecciosa causada pelo género Plasmodium. A deficiência da G6PD pode, possivelmente, proteger os indivíduos contra a malária (os parasitas necessitam do NADPH).
  • Défice da transaldolase: patologia congénita, extremamente rara, que afeta o metabolismo e pode levar à hidropisia fetal, disfunção hepática, cardiopatia congénita e dismorfia facial. A confirmação do diagnóstico é feita através do teste genético. Não existe tratamento; no entanto, alguns doentes beneficiam do transplante hepático.
  • Glicólise: via metabólica central responsável pela degradação da glicose e que desempenha um papel importante na formação de energia livre para a célula e metabolitos para posterior degradação oxidativa. As moléculas de glicose-6-fosfato, frutose-6-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato são utilizadas na glicólise e na via das pentoses fosfato.

Referências

  1. Jin, L., Zhou, Y. (2019). Crucial role of pentose phosphate pathway in malignant tumors. Onc Letters. 4213-4221. https://www.spandidos-publications.com/10.3892/ol.2019.10112
  2. Berg, J.M., Tymoczko, J.L., Stryer, L. (2002). 20.3 The Pentose Phosphate Pathway Generates NADPH and Synthesizes Five-Carbon Sugars. In Biochemistry. 5th edition. New York: W H Freeman. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22416/
  3. Patra, K.C., Hay, N. (2014). The pentose phosphate pathway and cancer. Trends in Biochemical Sciences. 39, 347-354. https://doi.org/10.1016/j.tibs.2014.06.005

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