Pentose phosphate pathway

   여러가지 이름으로 불린다.

        pentose shunt

        hexo monophosphate pathway

        phosphogluconate oxidative pathway

   NADPH, ribose, ATP의 생성과 연관

1. 생합성 경로

이 생합성 경로의 효소들은 근육에는 없으며, 간과 지방세포들의 세포질에 풍부하다. 지방조직에서는 acetyl CoA로 부터 지방산의 합성에 NADPH가 필요하기 떄문이다 (즉 PPP의 기능은 NADPH의 생성). 식물에서는 광합성에 있어서 이산화탄소로부터 6탄당의 생성에 관여한다.

  2 branches로 구분된다: oxidative branch, nonoxidative branch

2. 생합성속도의 조절

   (1) oxidative branch: G-6-P의 dehydrogenation 과정이 비가역적 과정으로 생체 내에서 속도제한 단계이다. 따라서 주요한 조절 자리에 해당된다.

        가장 중요한 조절 인자는 NADP+의 농도이다. 잘 먹인 쥐의 간세포 내 세포질에 NADP+/NADPH = 0.014, NAD+/NADH = 700이다. 따라서 NADP+의 경우 조그만 농도 변화도 매우 중요하게 작용한다.

   (2) Nonoxidative branch: 주로 기질의 이용도에 의해 조절된다.

4가지의 다른 상황에서 G-6-P의 운명

        (i) NADPH보다 ribose 5-P가 훨씬 많이 필요할 때

                5G6P + ATP → 6Ribose5P + ADP + H⁺

        (ii) NADPH와 ribose 5-P에 대한 요구조건이 비슷할 때: 단순히 oxidative branch를 거친다. G6P + 2NADP⁺ + H₂O → Ribose5P + 2NADPH + 2H⁺ + CO2

        (iii) NADPH가 훨씬 많이 필요할 때: Oxidative branch를 거치면서 2NADPH와 ribose 5-P가 만들어지고 ribose 5-P는 fructose 6-P와 GA 3-P로 전환되면서 이것들이 G-6-P로 재생성되어 동일한 과정을 밟는다. G6P 한 분자가 완전히 산화되면서 12 mole의 NADPH 생성된다. G6P + 12NADP⁺ + 7H₂O → 6CO₂ + 12NADPH + 12H⁺ + Pi

        (vi) NADPH와 ATP가 필요하고, ribose 5-P는 필요치 않을 때: Oxidative branch를 거쳐 만들어진 ribose 5-P가 fructose 6-P와 GA 3-P를 거쳐 G-6-P가 재생성 되는 것이 아니라 해당과정을 거치면서 pyruvate롤 산화된다. 3G6P + 6NADP⁺ + 5NAD+ + 5Pi + 8ADP →  5pyruvate + 3CO₂ + 6NADPH + 5NADH + 8ATP + 2H₂O + 8H⁺

3. 두가지의 중요한 효소반응

   (1) transketolase 반응 : Pyruvate dehydrogenase complex와 유사한 반응으로 two-carbon unit의 전달반응이다; ex. C5 + C5 ⇌ C3 + C7, C5 + C4 ⇌ C3 + C6

       prosthetic group으로 TPP(thiamine pyrophosphate)가 활성화된 aldehyde unit 의 전달에 관여한다.

   (2) transaldolase 반응: Aldolase와 유사한 반응으로 three-carbon unit(activated dihydroxyacetone)의 전달 반응이다; C7 + C3 ⇌ C4 + C6 (ketose donor → aldose acceptor). 이 효소에는 prosthetic group이 관여하지 않는다. 대신 Schiff base를 형성 (lys의  amino group과 ketose의 carbonyl group): aldolase와 유사

4. Pentose phosphate 경로는 지방조직에서 높고 골격근육조직에서 낮다. 왜냐하면 acetyl CoA로부터 지방산의 합성에 NADPH를 필요로 하기 때문이다.

5. 적혈구 세포에서 NADPH의 역할

NADPH는  적혈구에서 glutathione의 disulfide form을 환원시킨다.  적혈구 세포는 미토콘드리아를 가지지 않기 때문에 PPP가 유일한 NADPH의 근원이 된다.

        GSH(ox) + NADPH + H⁺ → 2GSH(red) + NADP⁺   (glutathione reductase)

GSH의 역할은 헤모글로빈이나 다른 적혈구세포 단백질들을 환원상태로 유지시키는 것으로, GSH는 hydrogen peroxide나 organic peroxide와 반응하여 이들의 독성을 제거하거나 헤모글로빈을 ferrous 상태로 유지시킨다(적혈구가 정상적인 모양을 유지하는데 관여).

1926년 antimalarial drug인 pamaquine이 hemolytic anemia를 야기시키는 것을 발견하였는데 이는 G-6-P dehydrogenase의 결핍에서 비롯된다.

        Glutathione reductase의 특성: 각각 3개의 doamin으로 구성된 50 kDa subunit 두개로 구성되어 있으며 NADPH로부터 glutathione으로 전자를 전달