[생화학] 13.5 : pentose phosphate pathway(PPP) - 1

 

 

 

이번 포스트부터는 pentose phosphate pathway(PPP)에 대해 알아보자.

 

 

 

 

 

위 그림에는 PPP가 나타나 있음. PPP의 시작물질은 G6P이며, 이 녀석이 6-phosphogluconate가 되면서 NADPH가 생성되고, 여기서 CO2가 빠지며 ribulose 5-phosphate가 되는 과정에서 NADPH가 한 분자 더 생성되고, 이 녀석이 다시금 ribose 5-phosphate가 되게 될 시 이렇게 만들어진 ribose 5-phosphate는 nucleotide, coenzyme, DNA, RNA 등의 합성원료로 쓰이게 됨. 이런 과정을 PPP의 oxidative phase라 함. 한편 ribulose 5-phosphate는 다시금 transketolase, transaldolase 등의 효소에 의해 G6P가 될 수도 있는데, 이 과정을 nonoxidative phase라고 함.

 

 

한편 PPP 과정에서 형성되는 중요한 산물은 ribose 5-phosphate 뿐만 아니라 NADPH이기도 함. NADPH는 (좋은 electron donor여서) 실제로 GSSG에 전자를 전달해 이황화결합을 분해시키고 결국 환원시켜서 두 분자의 GSH로 만들어줌. (이 때 작용하는 효소가 glutathione reductase임) 이를 통해 oxidative damage가 repair될 수 있음. 그 밖에 NADPH는 fatty acid, sterol 등의 synthesis에 있어서도 핵심적으로 사용됨.

 

 

 

 

위 그림에는 oxidative phase에서 일어나는 각각의 반응들이 나타나 있음. 보면 우선 G6P가 glucose 6-phosphate dehydrogenase에 의해 6-phospho-glucono-δ-lactone으로 바뀌고, 이어서 ring이 open되면서 lactonase에 의해 6-phosphogluconate가 됨. 이 녀석에서 CO2가 빠져나가면서 D-ribulose 5-phosphate로 바뀜. 그런데 phosphopentose isomerase에 의해서 ketone의 일종인 D-ribulose 5-phosphate가 결국 aldehyde의 일종인 D-ribose 5-phosphate로 바뀔 수 있음.

 

 

 

 

그 밖에 D-ribulose 5-phosphate는 epimerase에 의해 epimer인 xylulose 6-phosphate로도 바뀔 수 있음. (이 둘의 차이는 3번 탄소의 OH 배향뿐임) 그런데 xylulose 6-phosphate가 형성되면 이 녀석은 nonoxidative phase에 사용되게 됨.

 

 

 

 

 

위 그림에 nonoxidative phase가 나타나 있음. 보면 transketolase와 transaldolase가 relay로 계속 사용되며 반응이 일어나고 있다는 것을 알 수 있음. 이 때 transketolase는 ketose C 2개를 aldose에 옮겨주는 역할을 하고, transaldolase는 aldose C 3개를 ketose에 옮겨주는 역할을 함.

 

 

 

이제 반응을 하나하나 살펴보자. ribose 5-phosphate와 xylulose 5-phosphate가 transketolase에 의해 반응을 거치게 되면, C 2개가 (xylulose 5-phosphate에서 ribose 5-phosphate로) 전이된 결과 C7의 sedoheptulose 7-phosphate와 C3의 glyceraldehyde 3-phosphate가 형성됨. 이어서 이 둘에 transaldolase가 작용한 결과 C 3개가 (sedoheptulose 7-phosphate에서 glyceraldehyde 3-phosphate로) 전이되어서 C4의 erythrose 4-phosphate와 C6의 fructose 6-phosphate가 됨. 이 때 생성된 F6P는 G6P로 바뀐 뒤 다시 ribose 5-phosphate로 바뀌거나(PPP), 혹은 glycolysis로 들어가게 됨. 한편 남은 erythrose 4-phosphate의 경우 또 다른 xylulose 5-phosphate와 작용하는데, transketolase가 작용해서 C 2개가 (xylulose 5-phosphate에서 erythrose 4-phosphate으로) 전이되어서 C3의 glyceraldehyde 3-phosphate와 F6P가 되게 됨. glyceraldehyde 3-phosphate는 여러 반응을 거쳐 다시 F6P가 되는 것이 가능하고, F6P는 G6P로 변환되어 아까 설명한 것과 같은 운명을 맞이하게 됨.

 

 

 

 

정리하자면 위 그림에 나타나 있는 것과 같이 6분자의 5C 화합물(ribose-5-phosphate)이 들어가서 최종적으로 5분자의 6C 화합물(glucose-6-phosphate)이 만들어지게 됨.

 

 

 

위 그림에는 transketolase의 반응과정이 다시금 나타나 있음. 이 때 TPP가 cofactor로 작용한다는 사실을 기억해둘 것.

 

 

 

 

한편 위 그림에는 transaldolase의 반응과정이 다시금 나타나 있음.

 

 

 

다음 포스트에서 아어서 살펴보자.