오탄당 인산 경로

3. 단계

오탄당 인산 경로는 크게 산화적 단계와 비산화적 단계로 나눌 수 있다. 산화적 단계에서는 포도당 6-인산이 리불로스 5-인산으로 전환되며, 이 과정에서 2분자의 NADP⁺가 2분자의 NADPH로 환원된다. 비산화적 단계에서는 리불로스 5-인산이 여러 단계를 거쳐 리보스 5-인산, 자일룰로스 5-인산, 과당 6-인산, 글리세르알데하이드 3-인산 등으로 전환된다.

각 단계별 반응을 표로 정리하면 다음과 같다.

3. 1. 산화적 단계

이러한 과정들의 전체적인 반응식은 다음과 같다.

:포도당 6-인산 + 2 NADP⁺ + H₂O → 리불로스 5-인산 + 2 NADPH + 2 H⁺ + CO₂

3. 2. 비산화적 단계

순반응: 3 리불로스 5-인산 → 1 리보스 5-인산 + 2 자일룰로스 5-인산 → 2 과당 6-인산 + 글리세르알데하이드 3-인산

4. 조절

포도당 6-인산 탈수소효소는 오탄당 인산 경로의 속도 결정 효소이다. 포도당 6-인산 탈수소효소는 NADP⁺에 의해 다른자리입체성 조절로 활성화되고, NADPH에 의해 강하게 억제된다.^[13] 간세포의 세포질에서 NADPH : NADP⁺의 비율은 일반적으로 약 100 : 1이다. 이것은 세포질을 매우 환원적인 환경으로 만든다. NADPH를 사용하는 대사 경로는 NADP⁺를 생성하며, NADP⁺는 포도당 6-인산 탈수소효소를 자극하여 더 많은 NADPH를 생성하도록 한다. 이 단계는 아세틸-CoA에 의해서도 억제된다.

또한 포도당 6-인산 탈수소효소의 활성은 세포질의 탈아세틸화효소인 시르투인 2에 의해 번역 후 조절된다. 시르투인 2-매개 탈아세틸화와 포도당 6-인산 탈수소효소의 활성화는 세포질의 NADPH를 공급하는 오탄당 인산 경로의 산화적 단계를 자극하여 산화적 손상을 방지하거나 지질 합성을 지원한다.^[14][15]

5. 생리적 기능 및 의의

오탄당 인산 경로의 주요 기능은 다음과 같다.

• 세포 내에서 환원성 생합성 반응(예: 지방산 합성)에 사용되는 NADPH 형태의 환원 당량을 생성한다.
• 뉴클레오타이드 및 핵산의 합성에 사용되는 리보스 5-인산(R5P)을 생성한다.
• 방향족 아미노산의 합성에 사용되는 에리트로스 4-인산(E4P)을 생성한다.

6. 질병과의 관련성

포도당 6-인산 탈수소효소 활성 수준(기능이 아님)의 여러 결핍이 지중해 및 아프리카계 사람들 사이에서 말라리아 원충인 ''열대열 말라리아 원충''에 대한 저항성과 관련이 있는 것으로 관찰되었다.^[16][10] 이러한 저항성은 적혈구(말라리아 원충의 숙주 세포) 세포막을 약화시켜 말라리아 원충이 충분히 성장하기 위한 기생 생활 주기를 길게 유지할 수 없도록 하기 때문일 수 있다.^[16][10]

참조

_[1] 논문 The Pentose Phosphate Pathway Dynamics in Cancer and Its Dependency on Intracellular pH 2020
_[2] 논문 The enzymatic conversion of 6-phosphogluconate to ribulose-5-phosphate and ribose-5-phosphate
_[3] 논문 The pentose phosphate pathway
_[4] 논문 The oxidative pentose phosphate pathway: structure and organisation 2003-06
_[5] 논문 Non-enzymatic glycolysis and pentose phosphate pathway-like reactions in a plausible Archean ocean null 2014-04-25
_[6] 간행물 GeorgiaImmunology
_[7] 서적 Biochemistry John Wiley & Sons 2011
_[8] 논문 Regulation of G6PD acetylation by SIRT2 and KAT9 modulates NADPH homeostasis and cell survival during oxidative stress 2014-06
_[9] 논문 SIRT2 activates G6PD to enhance NADPH production and promote leukaemia cell proliferation 2016-09
_[10] 논문 Early phagocytosis of glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD)-deficient erythrocytes parasitized by Plasmodium falciparum may explain malaria protection in G6PD deficiency 1998-10
_[11] 논문 The oxidative pentose phosphate pathway: structure and organisation http://www.sciencedi[...] 2015-02-23
_[12] 논문 Non-enzymatic glycolysis and pentose phosphate pathway-like reactions in a plausible Archean ocean http://msb.embopress[...] 2015-02-23
_[13] 서적 Biochemistry 2011
_[14] 논문 Regulation of G6PD acetylation by SIRT2 and KAT9 modulates NADPH homeostasis and cell survival during oxidative stress 2014-06
_[15] 논문 SIRT2 activates G6PD to enhance NADPH production and promote leukaemia cell proliferation 2016-09
_[16] 논문 Early phagocytosis of glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD)-deficient erythrocytes parasitized by Plasmodium falciparum may explain malaria protection in G6PD deficiency http://bloodjournal.[...] 2019-06-05