Purin biosyntese

kontekstualisering af puriner

puriner er heterocykliske baser. Kort fortalt, disse er lukkede ringstrukturer, der består af mindst to forskellige slags atomer. Puriner er en af tre komponenter af nukleotider; phosphatestere af et pentosesukker (enten ribose eller deoksyribose), hvor en purin-eller pyrimidinbase er bundet til C1 af sukkeret.

præfikset mono – di – eller tri – angiver antallet af fosfatgrupper, der er til stede på nukleotid. Det er vigtigt at skelne nukleosidet; dette er den ikke-phosphorylerede form af et nukleotid. Det er

Nukleosidtriphosphater er de monomere enheder, der fungerer som forstadier til nukleinsyrer. Disse udfører en lang række biokemiske funktioner, der inkluderer

1. kørsel af termodynamisk ugunstige reaktioner
2. dannelse af de centrale kofaktorer for metabolisme (såsom NAD+ og FAD+)
3. dannelse af byggestenene i vores genetiske plan, DNA.

struktur af puriner

Purinbiosyntese er kompleks. Purinskelettet er en 6-leddet pyrimidinring, der er smeltet sammen med en 5-leddet imidasolring (se figur 1). Hver ring indeholder to nitrogen (N) atomer, med de resterende 5 positioner i hver ring optaget af kulstof (C), som er bundet til et Hydrogen (H).

Hydrogen kan erstattes af forskellige atomer eller grupper for at danne forskellige puriner. De 4 Ns stammer fra forskellige aminosyrer, og de resterende 5 Cs stammer fra en-carbonholdige grupper.

dette blev opdaget i 1948 af John Buchanan, der fodrede duer isotopisk mærkede forbindelser for at bestemme positionerne for de mærkede atomer i den urinsyre, de udskilte. Navnet på den forbindelse, der tilvejebringer hvert af C-og N-atomerne, er mærket i Figur 1.

syntese af purin ribonukleotider

Purinbiosyntese forekommer i cytosolen af alle celler. Purinringen er opbygget i en serie af 11 katalyserede trin. Hver er oligomer, hvilket betyder, at den indeholder flere monomerer. Mellemprodukter, der produceres under reaktionen, frigives ikke. I stedet bliver de sendt til den efterfølgende vej.

trin et af denne vej genererer en vigtig forbindelse, 5-phosphoribosyl-alfa-pyrophosphat (PRPP). Denne forbindelse er også en forløber i biosyntesen af pyrimidinnukleotider. Det tilvejebringer phospho-ribose-enhederne af disse ribonukleotider.

PRPP er afledt af ribose-5-phosphat (R5P), et produkt fra pentosefosfatvejen. Derfor er puriner Bygget fra en række additionsreaktioner på et sukker.

Purinsyntese giver inosinmonophosphat

i det første trin af purinbiosyntese aktiverer ribosefosfatpyrophosphokinase ribosen ved at reagere den med ATP til dannelse af 5-phosphoribosyl-alfa-pyrophosphat (PRPP).

Trin 2 er det engagerede trin i purinbiosyntese. I denne reaktion katalyserer amidophosphoribosyl transferase forskydningen af PRPPS pyrophosphatgruppe med glutamins amidnitrogen. Denne reaktion er vejens strømningskontrollerende trin, dvs. den hastighed, hvormed den biosyntetiske vej udsender produkt. Det er vist i figur 3.

efter de resterende 9 trin er det første purinderivat, der syntetiseres, inosinmonophosphat (IMP). Dette kan ses i figur 4.

figur 4. Den metaboliske vej til de novo biosyntese af IMP. Her opbygges purinresten på en ribosering i 11 katalyserede reaktioner.

IMP er prækursoren for purinnukleotid, adenosin og guanosinmonophosphat (AMP og GMP). Hver syntetiseres i en to-reaktionsvej med bifurcater på niveauet af IMP:

yderligere phosphattilsætninger til dannelse af diphosphat og triphosphatnukleosider kan følge færdiggørelsen af monophosphatsyntese. Disse reaktioner udføres af kinaser.

kinaser er såkaldte på grund af deres egenskab ved at overføre fosfatgrupper fra et højenergifosfatmolekyle til specifikke substrater. De komplette nukleotidtrifosfatformer, adenosin og guanosintrifosfat (ATP og GTP) er de genkendelige enheder af RNA og DNA. Derfor dannes puriner oprindeligt som ribonukleotider snarere end som frie baser.

purinnukleotidbiosyntese reguleres ved flere trin

de veje, der syntetiserer IMP, ATP og GTP, reguleres individuelt. Dette er afgørende for at forhindre spild af (1) energi og nitrogen, (2) for at kontrollere de samlede mængder purinnukleotider, der er tilgængelige til nukleinsyresyntese, og (3) purinaffaldsproduktet, urinsyre, er er skadeligt for celler. Overdreven urinsyreproduktion fører til aflejring i leddene, der forårsager smerte og rødme; dette er det patofysiologiske grundlag for gigt.

IMP-syntese styres af niveauerne af adenin og guaninnukleotider. Yderligere kontrol udøves ved fremføringsaktivering, hvilket er stimuleringen af et efterfølgende substrat af det foregående substrat. I denne situation stimuleres amidophosphoribosyl transferase i trin 2 allosterisk af PRPP, produktet fra trin 1.

det andet reguleringsniveau forekommer ved grenpunktet under IMP, hvilket fører til enten AMP eller GMP. Disse slutprodukter er hver Konkurrencedygtige hæmmere af IMP, og derfor forhindres deres overdrevne opbygning.

det metaboliske krav til purin kan opfyldes ved biosyntese i menneskekroppen. Uden tilstrækkelig produktion af puriner eller på grund af unormale biosyntetiske veje kan der opstå smertefulde kliniske manifestationer.

yderligere læsning

• alt Biokemiindhold
• en introduktion til kinetik
• chiralitet i biokemi
• L – og D-isomerer
• Susuki-Miyaura Krydskoblingsreaktion

citater