Sinh tổng hợp Ribose_5-phosphate

Sự hình thành của R5P phụ thuộc nhiều vào sự phát triển của tế bào và nhu cầu về NADPH (Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate), R5P và ATP (Adenosine triphosphate). Sự hình thành của mỗi phân tử được kiểm soát bởi dòng glucose 6-phosphate (G6P) theo hai con đường trao đổi chất khác nhau: con đường pentose phosphate và đường phân. Mối quan hệ giữa hai con đường có thể được kiểm tra thông qua các tình huống trao đổi chất khác nhau.[2]

Con đường Pentose Phosphate

R5P được sản xuất theo con đường pentose phosphate trong tất cả các sinh vật.[2] Con đường pentose phosphate (PPP) là một con đường trao đổi chất chạy song song với quá trình đường phân. Nó là một nguồn quan trọng để tạo NADPH cho quá trình sinh tổng hợp khử [3] (ví dụ tổng hợp axit béo) và đường pentose. Con đường bao gồm hai giai đoạn: giai đoạn oxy hóa tạo ra NADPH và giai đoạn không oxy hóa liên quan đến sự xen kẽ của đường. Trong giai đoạn oxy hóa của PPP, hai phân tử NADP+ bị khử thành NADPH thông qua việc chuyển đổi G6P thành ribulose 5-phosphate (Ru5P). Trong quá trình không oxy hóa của PPP, Ru5P có thể được chuyển đổi thành R5P thông qua xúc tác enzyme ribose-5-phosphate isomerase [4].

Ribose 5-phosphate chuyển đổi dạng mở thành dạng furanose. Đồng phân hóa ribulose 5-phosphate thành ribose 5-phosphate.

Khi có nhu cầu về NADPH và R5P, G6P tạo thành một phân tử Ru5P thông qua PPP, từ đó tách ra hai phân tử NADPH và một phân tử R5P.[2]

Đường phân

Khi cần nhiều R5P hơn NADPH, R5P hình thành thông qua các chất trung gian của quá trình đường phân (Gycolytic). Glucose 6-phosphate chuyển thành fructose 6-phosphate (F6P) và glyceraldehyd 3-phosphate (G3P) trong quá trình đường phân. Transketolase và transaldolase biến hai phân tử F6P và một phân tử G3P thành ba phân tử R5P.[2] Trong quá trình tăng trưởng tế bào nhanh chóng, cần có lượng R5P và NADPH cao hơn để tổng hợp nucleotide và axit béo. Các chất trung gian Glycolytic có thể được chuyển hướng sang giai đoạn không oxy hóa của PPP bằng cách biểu hiện gen cho pyruvate kinase isozyme (PKM). PKM tạo ra một nút cổ chai trong con đường glycolytic, cho phép các chất trung gian được sử dụng bởi PPP để tổng hợp NADPH và R5P. Quá trình này được tiếp tục kích hoạt bởi sự ức chế isomase triosephosphate bởi phosphoenolpyruvate, chất nền của PKM.[2]