La via dei pentoso fosfati (definita anche shunt dell'esoso monofosfato [HMP shunt] o, in inglese, pentose phosphate pathway [PPP]) è un processo metabolico citoplasmatico, parallelo alla glicolisi, in grado di generare NADPH e convertire zuccheri esosi (a 6 atomi di carbonio) in pentosi (a 5 atomi di carbonio).

Costituisce la via alternativa seguita da tutti quei batteri che non possiedono nel loro bagaglio enzimatico l'enzima aldolasi, fondamentale per proseguire nella glicolisi a livello della quarta tappa della fase preparatoria.

Esistono due fasi distinte della via metabolica:

• fase ossidativa
• fase non ossidativa

Consiste nella generazione di 2 molecole di NADPH e di una molecola di ribulosio-5-P.

1. Ossidazione del C1 del glucosio-6-fosfato al NADP⁺ ad opera della glucosio-6-fosfato deidrogenasi per generare una molecola di 6-fosfoglucono-δ-lattone e produrre la prima molecola di NADPH.
2. Idratazione dettata dalla 6-fosfoglucono-lattonasi si ottiene un 6-fosfogluconato
3. Decarbossilazione ossidativa dalla 6-fosfogluconato deidrogenasi per generare il ribulosio-5-fosfato (Ru5P) e un secondo NADPH.
4. Il Ru5P viene facilmente convertito in ribosio-5-fosfato da una fosfopentosio isomerasi oppure a xilulosio-5-fosfato (Xu5P) da una fosfopentosio epimerasi.

Vede la riconversione dei pentosi in esosi tramite due enzimi (transchetolasi e transaldolasi) che fanno rimaneggiamento dei primi.

1. Il D-ribulosio-5-P produce xilulosio-5-P tramite l'enzima ribulosio-5P-epimerasi
2. Il D-xilulosio-5-P e il ribosio-5-P vengono ricombinati dall'enzima transchetolasi a dare D-gliceraldeide-3-P e D-sedoeptulosio-7-P
3. La D-gliceraldeide-3-P e il D-sedoeptulosio-7-P vengono ricombinati dall'enzima transaldolasi a dare D-fruttosio-6-P e D-eritrosio-4-P
4. Il D-eritrosio-4-P viene ricombinato dall'enzima transchetolasi con D-xilulosio-5-P (prodotto dal D-ribulosio-5-P) a dare D-gliceraldeide-3-P e D-fruttosio-6-P

La glucosio 6-fosfato deidrogenasi è l'enzima principale della via che è soggetto a regolazione endogena. Essa è inibita da ADP e AMP e attivata da ATP. Un altro suo regolatore endogeno è il palmitoil-coenzima A. È anche inibita da eccessive concentrazioni citosoliche di NADPH, suo prodotto di reazione, tanto che un rapporto tra NADPH/NADP⁺ superiore a 10 inibisce lo shunt per più del 90%.

Dal punto di vista farmacologico, la G6PDH è inibita in modo non-competitivo ed abbastanza specifico dallo steroide deidroepiandrosterone e suoi derivati alogenati. L'anione vanadato invece inibisce l'enzima in modo competitivo.

Il farmaco metformina usato nella terapia del diabete di tipo II è capace di attivare l'enzima con una modalità che non è stata ancora scoperta; comunque, potrebbe rappresentare un effetto secondario positivo dato che la via dei pentoso fosfati produce NADPH che rigenera il glutatione, antossidante naturale che si abbassa nella patologia diabetica.

Le funzioni primarie di questa via metabolica sono:

• La generazione di equivalenti riducenti, sotto forma di NADPH, per le biosintesi riduttive all'interno delle cellule.
• Rifornire la cellula di ribosio-5-fosfato (R5P) per la sintesi di nucleotidi e acidi nucleici.
• Produzione di eritrosio 4-fosfato, un precursore fondamentale nella sintesi degli amminoacidi e della vitamina B6.

Gli zuccheri pentosi alimentari derivati dalla digestione degli acidi nucleici possono essere metabolizzati attraverso questa via metabolica e gli scheletri carboniosi dei carboidrati alimentari possono essere convertiti in intermedi glicolitici o gluconeogenici.

Questa via metabolica, che è localizzata esclusivamente nel citoplasma, è una delle tre vie principali attraverso cui la cellula ripristina la forma ridotta della molecola, con una produzione approssimativa di NADPH pari al 60% della produzione totale nell'uomo.

In conseguenza di quanto riportato, appare chiaro che oltre a rifornire la cellula di precursori per la sintesi dei nucleotidi, una delle funzioni della via è anche quella di prevenire lo stress ossidativo.

• Wamelink MM, Struys EA, Jakobs C. The biochemistry, metabolism and inherited defects of the pentose phosphate pathway: a review. J Inherit Metab Dis. 2008 Dec; 31(6):703-17. Review.
• Pashko LL et al. Inhibition of DNA synthesis in mouse epidermis and breast epithelium by dehydroepiandrosterone and related steroids. Carcinogenesis. 1981; 2(8):717-21.
• Dworkin CR et al. Inhibition of growth of HeLa and WI-38 cells by dehydroepiandrosterone and its reversal by ribo- and deoxyribonucleosides. Life Sci. 1986 Apr 21;38(16):1451-57.
• Rodriguez-Torres AM et al. Characterization of an inhibitor of glucose-6-phosphate dehydrogenase. Rev Esp Fisiol. 1987 Mar; 43(1):7-11.
• Leverve XM et al. Mitochondrial metabolism and type-2 diabetes: a specific target of metformin. Diabetes Metab. 2003 Sep; 29(4 Pt 2):6S88-94.
• Mailloux RJ, Harper ME. Glucose regulates enzymatic sources of mitochondrial NADPH in skeletal muscle cells; a novel role for glucose-6-phosphate dehydrogenase. F ASEB J. 2010 Jul; 24(7):2495-506.

• Wikimedia Commons contiene immagini o altri file su Via dei pentoso fosfati

• (EN) Pentose phosphate pathway Map - Homo sapiens, su genome.jp.

Portale Biologia

Portale Medicina