ГЕКСОЗОМОНОФОСФАТНЫЙ ШУНТ

ГЕКСОЗОМОНОФОСФАТНЫЙ ШУНТ – ферментативный процесс прямого аэробного окисления фосфорилированной глюкозы до CO₂ и H₂O, протекающий в цитоплазме живых клеток и сопровождающийся накоплением важного кофермента – восстановленного никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ-Н)- и образованием производных пентоз, откуда он и получил другие названия – пентозофосфатный или пентозный путь или цикл. Он известен еще и как фосфоглюконатный цикл. Свое название этот путь получил потому, что при его реализации глюкозо-6-фосфат (Г6Ф) выключается из гликолиза. Этот шунт был исследован в 1950-е Ф.Дикенсом, Ф.Липманом, Э.Рэкером и Б.Хорекером после открытия (О.Варбург, 1931) глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (КФ1.1.1.49). Гексозомонофосфатный шунт состоит из окислительного декарбоксилирования (3 первых реакции) Г6Ф (от гексозы отщепляется первый атом углерода) и неокислительных превращений пентозофосфатов (5 последующих реакций) с образованием исходного Г6Ф:

6 Г6Ф + 12НАДФ⁺ = 6CO₂ + 12НАДФ-Н+ 12H⁺ + 5 Г6Ф + H₃PO₄

Полная последовательность его такова:

1) НАДФ⁺ + Г6Ф = 6-фосфоглюконолактон + НАДФ-Н + Н⁺

2) 6-фосфоглюконолактон + Н₂О = 6-фосфоглюконат

3) НАДФ⁺ + 6-фосфоглюконат = рибулозо-5-фосфат +СО₂ + НАДФ-Н + Н⁺

4) рибулозо-5-фосфат = рибозо-5-фосфат

5) рибулозо-5-фосфат = ксилозо-5-фосфат

6) рибозо-5-фосфат + ксилозо-5-фосфат = глицеральдегид-3-фосфат + седогептулозо-7-фосфат

7) седогептулозо-7-фосфат + глицеральдегид-3-фосфат = фруктозо-6-фосфат + эритрозо-4-фосфат

8) ксилозо-5-фосфат + эритрозо-4-фосфат = фруктозо-6-фосфат + глицеральдегид-3-фосфат

Многие промежуточные соединения гексозомонофосфатного шунта могут участвовать в других процессах в организме – гликолизе, фотосинтезе и др. Ферменты гексозомонофосфатного шунта найдены в тканях животных, растений и в микроорганизмах. Его главные метаболические функции заключаются в том, чтобы:

1) служить источником НАДФ-Н для анаболических (биосинтетических) путей и 2) обеспечить промежуточные продукты для других биосинтезов, особенно рибозо-5-фосфата для синтеза нуклеиновых кислот и эритрозо-4-фосфата для биосинтеза фенилаланина, тирозина и триптофана. Важная особенность гексозомонофосфатного шунта – его гибкость: в разных ситуациях он может функционировать частично, и суммарный результат будет различным. Доля шунта в количественном превращении глюкозы обычно невелика, варьируется у разных организмов и зависит от типа ткани и её функционального состояния. У млекопитающих активность гексозомонофосфатного шунта высока в печени, надпочечниках, в эмбриональной ткани и в молочной железе в период лактации. Особенно высока его активность в жировой ткани и эритроцитах (ок. 50%). Главным регуляторным звеном шунта является первый фермент глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа. Центральные стадии шунта – перестройка углеродного скелета сахаров – катализируются трансальдолазой (КФ 2.2.1.2) и транскетолазой (КФ 2.2.1.1). Для активности последней необходимы ионы Мg²⁺ и тиаминпирофосфат – метаболически активная форма витамина В₁.

Врожденная недостаточность некоторых ферментов гексозомонофосфатного шунта в организме человека приводит к гемолитическим анемиям, синдрому Вернике – Корсакова и т.п. Скорость его определяется, в первую очередь, концентрацией НАДФ-Н. Он регулируется инсулином и другими гормонами, влияющими на углеводный обмен, а также глутатионом.

Игорь Рапанович