Biosintesi delle purine

Purine contestualizzanti

Le purine sono basi eterocicliche. In poche parole, queste sono strutture ad anello chiuse composte da almeno due diversi tipi di atomi. Le purine sono uno dei tre componenti dei nucleotidi; esteri fosfatici di uno zucchero pentoso (ribosio o desossiribosio) in cui una base di purina o pirimidina è legata al C1 dello zucchero.

Il prefisso mono – di – o tri – denota il numero di gruppi fosfatici presenti sul nucleotide. È importante distinguere il nucleoside; questa è la forma non fosforilata di un nucleotide. È

I trifosfati nucleosidici sono le unità monomeriche che fungono da precursori degli acidi nucleici. Questi svolgono una vasta gamma di funzioni biochimiche che includono

1. Guidando reazioni termodinamicamente sfavorevoli
2. Formando i cofattori centrali del metabolismo (come NAD+ e FAD+)
3. Formando i mattoni del nostro progetto genetico, il DNA.

Struttura delle purine

La biosintesi delle purine è complessa. Lo scheletro delle purine è un anello pirimidinico a 6 membri fuso ad un anello imidazolico a 5 membri (vedere Figura 1). Ogni anello contiene due atomi di azoto (N), con le restanti 5 posizioni in ciascun anello occupate dal carbonio (C), che è attaccato ad un idrogeno (H).

L’idrogeno può essere sostituito da diversi atomi o gruppi per formare purine distinte. I 4 Ns provengono da diversi amminoacidi e i restanti 5 Cs derivano da gruppi contenenti un carbonio.

Questo fu scoperto nel 1948 da John Buchanan che nutrì i piccioni con composti isotopicamente etichettati per determinare le posizioni degli atomi etichettati nell’acido urico che secernevano. Il nome del composto che fornisce ciascuno degli atomi C e N sono etichettati in Figura 1.

Sintesi di ribonucleotidi purinici

La biosintesi delle purine si verifica nel citosol di tutte le cellule. L’anello purinico è costruito in una serie di 11 fasi catalizzate da enzimi. Ogni enzima è oligomerico, il che significa che contiene diversi monomeri. I prodotti intermedi prodotti durante la reazione non vengono rilasciati. Invece, vengono trasportati all’enzima successivo lungo il percorso.

Il punto uno di questa via genera un composto importante, 5-phosphoribosyl-alfa-pirophosphate (PRPP). Questo composto è anche un precursore nella biosintesi dei nucleotidi pirimidinici. Fornisce le unità fosfo-ribosio di questi ribonucleotidi.

PRPP è derivato dal ribosio-5-fosfato (R5P), un prodotto della via del pentoso fosfato. Pertanto, le purine sono costruite da una serie di reazioni di aggiunta a uno zucchero.

La sintesi delle purine produce inosina monofosfato

Nella prima fase della biosintesi delle purine, la ribosio fosfato pirofosfochinasi attiva il ribosio facendolo reagire con ATP per formare 5-fosforibosil-alfa-pirofosfato (PRPP).

Il punto 2 è il punto commesso della biosintesi delle purine. In questa reazione l’amidofosforibosil transferasi catalizza lo spostamento del gruppo pirofosfato di PRPP dall’azoto ammidico della glutammina. Questa reazione è la fase di controllo del flusso della via, ovvero la velocità con cui la via biosintetica produce il prodotto. È mostrato in figura 3.

Seguendo le restanti 9 fasi, il primo derivato purinico sintetizzato è l’inosina monofosfato (IMP). Questo può essere visto in Figura 4.

Figura 4. La via metabolica per la biosintesi de novo di IMP. Qui il residuo delle purine è costruito su un anello del ribosio in 11 reazioni catalizzate enzima.

IMP è il precursore del nucleotide purinico, dell’adenosina e della guanosina monofosfato (AMP e GMP). Ciascuno è sintetizzato in una via della due-reazione con i bifurcates al livello di IMP:

Ulteriori aggiunte del fosfato per generare i nucleosidi del trifosfato e del difosfato possono seguire il completamento della sintesi del monofosfato. Queste reazioni sono effettuate da chinasi.

Le chinasi sono cosiddette a causa della loro proprietà di trasferire gruppi fosfatici da una molecola di fosfato ad alta energia a substrati specifici. Le forme complete di nucleotide trifosfato, adenosina e guanosina trifosfato (ATP e GTP) sono le unità riconoscibili di RNA e DNA. Pertanto, le purine sono inizialmente formate come ribonucleotidi piuttosto che come basi libere.

La biosintesi dei nucleotidi purinici è regolata in diversi passaggi

I percorsi che sintetizzano IMP, ATP e GTP sono regolati individualmente. Questo è fondamentale per prevenire lo spreco di (1) energia e azoto, (2) per controllare le quantità totali di nucleotidi purinici disponibili per la sintesi dell’acido nucleico e (3) il prodotto di scarto purinico, l’acido urico, è dannoso per le cellule. L’eccessiva produzione di acido urico porta alla sua deposizione nelle articolazioni causando dolore e arrossamento; questa è la base fisiopatologica della gotta.

La sintesi IMP è controllata dai livelli di nucleotidi di adenina e guanina. Il controllo supplementare è esercitato dall’attivazione di feedforward, che è la stimolazione di un enzima successivo dal substrato precedente. In questa situazione, l’amidofosforibosil transferasi I fase 2 è allostericamente stimolata da PRPP, il prodotto della fase 1.

Il secondo livello di regolazione si verifica nel punto di diramazione sotto IMP, portando ad AMP o GMP. Questi prodotti finali sono ciascuno inibitori competitivi di IMP e così, il loro eccessivo accumulo è impedito.

Il fabbisogno metabolico per le purine può essere soddisfatto dalla biosintesi nel corpo umano. Senza un’adeguata produzione di purine, o a causa di percorsi biosintetici anormali, possono insorgere manifestazioni cliniche dolorose.

bibliografia

• Tutti Biochimica Contenuto
• Introduzione alla Cinetica Enzimatica
• Chiralità in Biochimica
• L e D Isomeri
• Suzuki-Miyaura Cross-Reazione di Accoppiamento

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