Τετρόζη

Στην οργανική χημεία, μια τετρόζη είναι ένας μονοσακχαρίτης με 4 άτομα άνθρακα. Έχει είτε χαρακτηριστική ομάδα αλδεΰδης (−CH=O) στη θέση 1 (αλδοτετρόζες) είτε χαρακτηριστική ομάδα κετόνης (>C=O) στη θέση 2 (κετοτετρόζες).[1][2]

  • D-Ερυθρόζη
    D-Ερυθρόζη
  • D-Θρεόζη
    D-Θρεόζη
  • D-Ερυθρουλόζη
    D-Ερυθρουλόζη

Οι αλδοτετρόζες έχουν δύο χειρόμορφα κέντρα (ασύμμετρα άτομα άνθρακα) και έτσι είναι πιθανά 4 διαφορετικά ισομέρεια#στερεοϊσομερή. Υπάρχουν δύο στερεοϊσομερή που απαντώνται στη φύση, τα εναντιομερή της ερυθρόζης και της θρεόζης που έχουν το διαμόρφωση D αλλά όχι τα εναντιομερή L. Οι κετοτετρόζες έχουν ένα χειρόμορφο κέντρο και, επομένως, δύο πιθανά στερεοϊσομερή: ερυθρουλόζη με μορφές (L- και D). Και πάλι, μόνο το εναντιομερές D υπάρχει στη φύση.

Βιολογικές λειτουργίες

Υπάρχουν μερικοί γνωστοί τρόποι με τους οποίους τα σάκχαρα τετρόζης χρησιμοποιούνται στη φύση. Μερικά φαίνονται σε μεταβολικές οδούς και άλλα είναι γνωστό ότι επηρεάζουν ορισμένα ένζυμα.

Ενδιάμεσα στην οδό της φωσφορικής πεντόζης

Μία από τις μεταβολικές οδούς στις οποίες εμπλέκεται μια τετρόζη είναι η οδός της φωσφορικής πεντόζης.[3] Στην οδό της φωσφορικής πεντόζης, υπάρχει ένα οξειδωτικό στάδιο και ένα μη οξειδωτικό στάδιο.[4] Ένα σάκχαρο τετρόζης, D-ερυθρόζη, χρησιμοποιείται στο μη οξειδωτικό στάδιο, όπου η 5-φωσφορική D-ριβουλόζη παράγεται σε σάκχαρο με 6 άτομα άνθρακα (6-φωσφορική φρουκτόζη) και σε ένα σάκχαρο με 3 άτομα άνθρακα (3-φωσφορική γλυκεριναλδεΰδη).[4] Και τα δύο αυτά μόρια μπορούν να χρησιμοποιηθούν αλλού στο σώμα. Η 4-φωσφορική D-ερυθρόζη παράγεται ως προϊόν μιας αντίδρασης που ονομάζεται διαλδοποίηση (transaldolation).[5] Στην οδό της φωσφορικής πεντόζης, μια διαλδολάση αφαιρεί τα πρώτα 3 μόρια άνθρακα της 7-φωσφορικής σεδοεπτουλόζης και τα τοποθετεί σε μια 3-φωσφορική γλυκεριναλδεΰδη.[4] Η διαλδολάση χρησιμοποιεί μια βάση Schiff για να εκτελέσει μια αντίστροφη αντίδραση αλδόλης και μια προς τα εμπρός αντίδραση αλδόλης στον μηχανισμό της, δημιουργώντας μια 4-φωσφορική ερυθρόζη και 6-φωσφορική φρουκτόζη.[4] Η 4-φωσφορική ερυθρόζη είναι ένα σημαντικό ενδιάμεσο στην οδό της φωσφορικής πεντόζης επειδή στη συνέχεια χρησιμοποιείται στο τελικό μη οξειδωτικό βήμα της οδού. Το τελικό μη οξειδωτικό βήμα της οδού είναι μια αντίδραση τρανσκετολάσης. Μια τρανσκετολάση χρησιμοποιεί την πυροφωσφορική θειαμίνη, ή συμπαράγοντα TPP, για να σπάσει τον δυσμενή δεσμό μεταξύ του άνθρακα σε ένα καρβονύλιο και του άλφα άνθρακα.[4] Το TPP επιτίθεται σε ένα μόριο 5-φωσφορικής ξυλουλόζης και διευκολύνει τη διάσπαση του δεσμού μεταξύ του C2 (καρβονυλάνθρακας) και του C3 (άλφα άνθρακας), όπου απελευθερώνεται 3-φωσφορική γλυκεριναλδεΰδη.[4] Στη συνέχεια, το C2 μπορεί να προσβάλει την 4-φωσφορική ερυθρόζη, η οποία σχηματίζει την 6-φωσφορική φρουκτόζη.[4] Και τα δύο προϊόντα αυτής της αντίδρασης μπορούν να εισέλθουν στην οδό της γλυκονεογένεσης για να αναδημιουργήσουν τη γλυκόζη.

Αναστολείς Ενζύμων

Ένα μόριο διφωσφορικής τετρόζης, η 2,4-διφωσφορική D-θρεόζη, ανακαλύφθηκε ότι είναι αναστολέας της αφυδρογονάσης της 3-φωσφορικής γλυκεριναλδεΰδης.[3] Η αφυδρογονάση της 3-φωσφορικής γλυκεριναλδεΰδης είναι το έκτο ένζυμο που χρησιμοποιείται στην οδό της γλυκόλυσης και η λειτουργία του είναι να μετατρέπει την 3-φωσφορική γλυκεραλδεΰδη σε 1,3-διφωσφογλυκερικό.[6] Αυτό το μόριο διφωσφορικής τετρόζης αναστέλλει την αφυδρογονάση G3P από την εκτέλεση της κατάλυσης επειδή οξειδώνει το ένζυμο δεσμεύοντας το στη δραστική θέση.[7] Όταν η διφωσφορική τετρόζη συνδέεται με το ένζυμο, η ενεργή θέση του ενζύμου αποκλείεται. Επομένως, η φωσφορόλυση του G3P δεν είναι δυνατό να συμβεί. Πρέπει να χρησιμοποιούνται υψηλές συγκεντρώσεις διφωσφορικής τετρόζης για να υπερβούν το υπόστρωμα, της G3P, και να εμποδίσουν τη λειτουργία της αφυδρογονάσης G3P. Με την απώλεια της λειτουργίας της αφυδρογονάσης της 3-φωσφορικής γλυκεριναλδεΰδης, η γλυκόλυση δεν μπορεί να προχωρήσει.[6] Η 4-φωσφορική D-ερυθρόζη βρέθηκε ότι είναι αναστολέας της ισομεράσης της 6-φωσφορικής γλυκόζης.[8] Η ισομεράση της φωσφογλυκόζης είναι το δεύτερο ένζυμο στην οδό της γλυκόλυσης και ο ρόλος του είναι να μετατρέπει την 6-φωσφορική γλυκόζη σε 6-φωσφορική φρουκτόζη.[6] Και στις δύο αυτές περιπτώσεις, η τετρόζη είναι αναστολέας ενός ενζύμου στην οδό της γλυκόλυσης, εμποδίζοντάς την να προχωρήσει.

Παραπομπές

  1. ↑ Lindhorst, Thisbe K. (2007). Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry (1st έκδοση). Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-31528-4. 
  2. ↑ Robyt, John F. (1997). Essentials of Carbohydrate Chemistry (1 έκδοση). Springer. ISBN 0-387-94951-8. 
  3. ↑ 3,0 3,1 «Tetrose metabolism. 2. The utilization of tetroses and tetritols by rat tissues». The Biochemical Journal 77 (2): 281–94. November 1960. doi:10.1042/bj0770281. PMID 13687765. 
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 Garrett, Reginald H· Grisham, Charles M (2017). Biochemistry. Boston, MA: Cengage Learning. σελίδες 755–794. ISBN 978-1-305-57720-6. 
  5. ↑ «Tetrose phosphate and the formation of sedoheptulose diphosphate». The Journal of Biological Chemistry 212 (2): 827–36. February 1955. doi:10.1016/S0021-9258(18)71021-1. PMID 14353884. https://www.jbc.org/content/212/2/827.long. 
  6. ↑ 6,0 6,1 6,2 Garrett, Reginald H· Grisham, Charles M (2017). Biochemistry. Boston, MA: Cengage Learning. σελίδες 611–642. ISBN 978-1-305-57720-6. 
  7. ↑ «Tetrose diphosphate, a specific inhibitor of glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase». The Journal of Biological Chemistry 234 (10): 2510–6. October 1959. doi:10.1016/S0021-9258(18)69730-3. PMID 14435686. https://www.jbc.org/content/234/10/2510.long. 
  8. ↑ «The inhibition of phosphoglucose isomerase by D-erythrose 4-phosphate.». Biochemical and Biophysical Research Communications 2 (2): 121–5. February 1960. doi:10.1016/0006-291X(60)90201-1.