Via del pentosio fosfato o Shunt dell'esoso monofosfato: reazioni

La funzione principale del catabolismo del glucosio attraverso la glicolisi ed il ciclo di Krebs è la produzione dell'ATP; esistono tuttavia altre vie metaboliche che partendo dal glucosio portano alla formazione di prodotti specializzati per la cellula. Una di queste vie metaboliche è la via del pentosio fosfato, detta altrimenti via del fosfogluconato o shunt dell'esoso monofosfato.

Lo scopo di questa via metabolica è quello di produrre NADPH e ribosio 5-P, utilizzati rispettivamente come trasportatore di energia chimica sotto forma di potere riducente universale nelle vie anaboliche, e come precursore di pentosi per la sintesi degli acidi nucleici.

Possiamo riconoscere una fase ossidativa ed una non ossidativa.

Fase ossidativa

• La prima reazione della via del pentosio fosfato è la deidrogenazione del glucosio 6-P a 6-fosfoglucono-delta-lattone, catalizzata dalla glucosio 6-fosfato deidrogenasi. L'accettore di elettroni è NADP+, per cui si forma anche una prima molecola di NADPH.
• Il lattone viene idrolizzato a 6-fosfogluconato da una lattonasi.
• Il 6-fosfogluconato viene poi ridotto e decarbossilato da parte della 6-fosfogluconato deidrogenasi, producendo il D-ribulosio 5-P, in una reazione che produce una seconda molecola di NADPH.
• L'enzima fosfopentosio isomerasi converte poi il ribulosio 5-P in D-ribosio 5-P (un aldosio).
• In alcuni tessuti la via del pentosio fosfato termina in questo punto.

Fase non ossidativa

• In tessuti che richiedono principalmente NADPH invece di ribosio 5-P, i pentosi fosfato vengono riciclati a glucosio 6-P.
• Il ribulosio 5-P viene dapprima epimerizzato a xilulosio 5-P, e mediante un'altra serie di reazioni enzimatiche, sei molecole di zucchero fosfato a cinque atomi di carbonio sono convertite in cinque molecole di zucchero fosfato a sei atomi di carbonio, completando il ciclo e continuando l'ossidazione del glucosio 6-P e produrre NADPH. Negli eritrociti il NADPH prodotto in questo modo è essenziale per proteggere le cellule dai danni ossidativi.
• Nella parte non ossidativa della via del pentosio fosfato, la transchetolasi catalizza il trasferimento di un frammento a due atomi di C dello xilulosio 5-P al ribosio 5-P, formando un prodotto a sette atomi di C, ovvero il sedoeptulosio 7-P. I restanti tre atomi di C dello scheletro dello xilulosio escono sottoforma di gliceraldeide 3-P.
• La transaldolasi catalizza il trasferimento di un frammento a tre atomi di C dal sedoeptulosio 7-P alla gliceraldeide 3-P, formando il fruttosio 6-P; i restanti quattro atomi di C del sedoeputlosio 7-P escono sotto forma di eritrosio 4-P.
• La transchetolasi interviene nuovamente formando fruttosio 6-P e gliceraldeide 3-P partendo da eritrosio 4-P e xilulosio 5-P. Due molecole di gliceraldeide ricavate dalla ripetizione di queste reazioni possono essere convertite in fruttosio 1,6-bisfosfato.
• Il ciclo è completo: sei molecole di pentosio fosfato sono state convertite di nuovo in cinque molecole di esosio fosfato.