synteza puryn

Ostatnia aktualizacja luty 4, 2021 przez Sagar Aryal

istnieją dwa szlaki syntezy nukleotydów purynowych:

1. Droga syntezy De Novo i
2. Droga ratunkowa.

De novo synteza puryn

de novo synteza nukleotydu purynowego oznacza użycie fosforibozy, aminokwasów, jednej jednostki węgla i CO2 jako surowców do syntezy nukleotydu purynowego od początku. Jest głównym szlakiem syntezy nukleotydów.

lokalizacja

synteza puryn zachodzi we wszystkich tkankach. Głównym miejscem syntezy puryn jest wątroba i, w ograniczonym stopniu, w mózgu.

• substraty: Rybozo-5-fosforan; glicyna; glutamina; H2O; ATP; CO2; asparaginian.
• produkty: GMP; AMP; glutaminian; fumaran; H2O.

• Rybozo-5-fosforan (dostarczany przez szlak pentozo-fosforanowy) jest przekształcany w PRPP (Pirofosforan Fosforybozylu) przez syntetazę PRPP, w etapie wymagającym jednego ATP.
• w zaangażowanym etapie procesu do PRPP z glutaminy dodaje się grupę α-aminową, tworząc 5-fosforibozyloaminę. Reakcja ta jest katalizowana przez amidinotransferazę glutaminy PRPP.
• seria dziewięciu reakcji powoduje powstanie IMP (5′-monofosforanu inozyny).
• IMP można następnie przekształcić albo do GMP przez dehydrogenazę IMP , albo do AMP przez syntetazę adenyloobursztynianową .

(1) Baza purynowa jest syntetyzowana na cząsteczce rybozy.

(A) 1′-Pirofosforan 5 ’ – Fosforibozylu (PRPP), który dostarcza grupę rybozy, reaguje z glutaminą, tworząc fosforibozyloaminę. Ten pierwszy etap w biosyntezie purynowej wytwarza N9 pierścienia purynowego i jest hamowany przez AMP i GMP.

(b) Cała cząsteczka glicyny jest dodawana do rosnącego prekursora purynowego. Następnie C8 dodaje się przez formylo-FH4, N3 przez glutaminę, C6 przez CO2, N1 przez asparaginian i C2 przez formylo-FH4.

(C) powstaje IMP, który zawiera zasadową hipoksantynę. IMP jest rozszczepiany w wątrobie. Jego wolna zasada, lub nukleozyd, podróżuje do różnych tkanek, gdzie jest rekonwertowany do nukleotydu.

(2) IMP jest prekursorem zarówno AMP, jak i GMP.

(a) każdy produkt, poprzez hamowanie sprzężenia zwrotnego, reguluje własną syntezę z punktu rozgałęzienia IMP, jak również hamuje początkowy etap szlaku.

(b) AMP i GMP mogą być fosforylowane do poziomu trifosforanu.

(c) trifosforany nukleotydów (ATP i GTP) mogą być używane do procesów wymagających energii lub do syntezy RNA.

(3) redukcja grupy rybozy do deoksyrybozy następuje na poziomie difosforanów i jest katalizowana przez reduktazę rybonukleotydową, która wymaga białka tioredoksyny.

(a) po fosforylacji difosforanów, dATP i dGTP mogą być użyte do syntezy DNA.

(4) zasady purynowe można odzyskać i przekształcić pomiędzy wolnymi zasadami, nukleotydami i nukleozydami przez szereg reakcji.

ważne enzymy i regulacje

• syntetaza PRPP: hamowana przez AMP, IMP i GMP.
• amidinotransferaza glutaminy PRPP: hamowana przez AMP, IMP i GMP.
• dehydrogenaza IMP: hamowana przez GMP.
• syntetaza Adenyloobursztynianowa: hamowana przez AMP.

chociaż nie wykazano, tetrahydrofolian bierze udział w dwóch reakcjach syntezy de novo puryn. Analogi kwasu foliowego, takie jak metotreksat, hamują powstawanie tetrahydrofolianu, a tym samym zakłócają syntezę puryn.

szlak Ratownictwa purynowego

szlak ratunkowy jest szlakiem, w którym nukleotydy są syntetyzowane z półproduktów w szlaku degradacyjnym dla nukleotydów.

lokalizacja

synteza puryn za pośrednictwem szlaków ratownictwa zachodzi we wszystkich tkankach. Jest to szczególnie ważne w mózgu i szpiku kostnym.

• substraty: hipoksantyna; PRPP; guanina; adenina.
• produkty: GMP; AMP; IMP.

przegląd Szlaku

• Zasady z zdegradowanych kwasów nukleinowych można przekształcić z powrotem w nukleotydy purynowe za pomocą szlaków ratowniczych.
• Hipoksantynę można łączyć z PRPP (który działa jako dawca fosforanu rybozy-5), tworząc IMP w reakcji katalizowanej przez fosforybozylotransferazę Hipoksantynowo-guaninową (HGPRT).
• IMP można następnie przekształcić w AMP lub GMP poprzez ostatnie kilka etapów Szlaku syntezy puryn de novo.
• HGPRT katalizuje również reakcję, która łączy PRPP z guaniną, tworząc GMP.
• fosforybozylotransferaza Adeninowa przekształca adeninę i PRPP w AMP.

ważne enzymy i regulacja

• HGPRT: hamowane przez IMP i GMP.
• fosforybozylotransferaza Adeninowa: hamowana przez AMP.

związana choroba

niedobór HGPRT prowadzi do zespołu Lescha-Nyhana, który charakteryzuje się samookaleczeniem i pogorszeniem OUN.

Znaczenie syntezy puryn

1. puryny służą jako budulec kwasów nukleinowych.
2. ATP odgrywa ważną rolę w transformacji energetycznej.
3. ATP, ADP i AMP mogą funkcjonować jako regulatory allosteryczne i uczestniczyć w regulacji wielu ścieżek metabolicznych.
4. ATP polega na kowalencyjnej modyfikacji enzymów. sposoby.
5. cGMP są wtórnymi posłańcami.
6. ścieżki ratownicze są wykorzystywane do odzyskiwania zasad i nukleozydów, które powstają podczas degradacji RNA i DNA.
7. w porównaniu do ścieżki de novo ścieżka ratownicza jest energooszczędna.
8. w tkankach mózgu i szpiku kostnego szlak ratunkowy jest jedyną drogą syntezy nukleotydów.

1. Smith, C. M., Marks, A. D., Lieberman, M. A., Marks, D. B., & Marks, D. B. (2005). Marks ’ basic medical biochemistry: a clinical approach. Lippincott Williams & Wilkins.
2. https://www.slideshare.net/hirapure/de-novo-and-salvage-pathway-of-purines
3. Rodwell, V. W., Botham, K. M., Kennelly, P. J., Weil, P. A., & Bender, D. A. (2015). Harper ’ s illustrated biochemistry (30th ed.). New York, N. Y.: McGraw-Hill Education LLC.
4. John W. Pelley, Edward F. Goljan (2011). Biochemia. Trzecia edycja. Filadelfia: USA.