Jalur pentosa fosfat adalah rute alternatif untuk metabolisme glukosa yang menghasilkan NADPH untuk biosintesis reduktif dan ribosa-5-fosfat untuk sintesis nukleotida. Jalur ini beroperasi di sitoplasma dan sangat aktif di jaringan dengan laju sintesis asam lemak atau steroid yang tinggi, seperti hati, jaringan adiposa, dan korteks adrenal.
Ikhtisar dan Lokasi
Jalur ini terdiri dari dua fase yang berbeda: fase oksidatif yang menghasilkan NADPH dan ribulosa-5-fosfat, dan fase non-oksidatif yang saling mengkonversi gula fosfat. Tidak seperti glikolisis, jalur pentosa fosfat tidak menghasilkan ATP, dan produk utamanya adalah NADPH dan ribosa-5-fosfat.
Fase Oksidatif
Fase oksidatif bersifat ireversibel dan melibatkan tiga reaksi berurutan. Glukosa-6-fosfat dehidrogenase mengkatalisis langkah pertama yang menentukan, mengoksidasi glukosa-6-fosfat menjadi 6-fosfoglukono-delta-lakton sambil mereduksi NADP+ menjadi NADPH. Ini adalah enzim pembatas laju jalur ini dan diatur secara ketat oleh rasio NADPH terhadap NADP+. Laktonase kemudian menghidrolisis lakton menjadi 6-fosfoglukonat, yang didekarboksilasi secara oksidatif oleh 6-fosfoglukonat dehidrogenase untuk menghasilkan ribulosa-5-fosfat dan molekul NADPH dan CO2 kedua.
Fase Non-Oksidatif
Fase non-oksidatif bersifat reversibel dan menghubungkan jalur pentosa fosfat ke glikolisis. Ribulosa-5-fosfat diisomerisasi menjadi ribosa-5-fosfat oleh ribulosa-5-fosfat isomerase atau diepimerisasi menjadi xilulosa-5-fosfat oleh ribulosa-5-fosfat epimerase.
Serangkaian reaksi transketolase dan transaldolase saling mengkonversi pentosa fosfat dengan intermediet glikolitik. Transketolase mentransfer unit dua karbon dan membutuhkan tiamin pirofosfat sebagai kofaktor. Transaldolase mentransfer unit tiga karbon. Enzim-enzim ini dapat menghasilkan fruktosa-6-fosfat dan gliseraldehida-3-fosfat dari pentosa fosfat, memungkinkan jalur ini masuk ke glikolisis ketika permintaan NADPH melebihi kebutuhan ribosa-5-fosfat.
Regulasi
Jalur ini terutama diatur oleh aktivitas glukosa-6-fosfat dehidrogenase. Kadar NADPH yang tinggi menghambat enzim, sementara kebutuhan NADPH atau ribosa-5-fosfat mengaktifkan fluks melalui jalur ini. Insulin meningkatkan ekspresi glukosa-6-fosfat dehidrogenase, meningkatkan aktivitas jalur dalam keadaan makan. Kebutuhan seluler menentukan produk mana yang ditekankan: ketika NADPH dibutuhkan tetapi ribosa-5-fosfat tidak, fase non-oksidatif mendaur ulang pentosa fosfat kembali ke intermediet glikolitik.
Peran Fisiologis
NADPH yang diproduksi oleh jalur pentosa fosfat melayani beberapa fungsi kritis. Ini menyediakan ekuivalen reduksi untuk sintesis asam lemak dan steroid, mempertahankan glutathione tereduksi untuk pertahanan antioksidan, dan mendukung aktivitas sitokrom P450 di hati. Jalur ini juga menghasilkan ribosa-5-fosfat untuk sintesis nukleotida dan asam nukleat, yang sangat penting dalam sel yang membelah dengan cepat.
Defisiensi Glukosa-6-Fosfat Dehidrogenase
Defisiensi G6PD adalah defisiensi enzim yang paling umum di seluruh dunia, mempengaruhi lebih dari 400 juta orang. Ini adalah gangguan terkait-X yang mengganggu produksi NADPH, mengurangi kemampuan sel untuk melawan stres oksidatif. Individu yang terkena mengalami anemia hemolitik yang dipicu oleh stresor oksidatif seperti obat-obatan tertentu (primaquin, sulfonamid), kacang fava, atau infeksi. Sel darah merah sangat rentan karena mereka tidak memiliki jalur penghasil NADPH lainnya.
