-
Por Hidaya Aliouche, B. Sc.Revisado por Kate Anderton, B.Sc. (Editor)
Las purinas contextualizadoras
Las purinas son bases heterocíclicas. En pocas palabras, son estructuras de anillo cerrado compuestas por al menos dos tipos diferentes de átomos. Las purinas son uno de los tres componentes de los nucleótidos; ésteres de fosfato de un azúcar pentosa (ya sea ribosa o desoxirribosa) en el que una base de purina o pirimidina está unida a C1 del azúcar.
El prefijo mono-di – o tri-denota el número de grupos fosfato presentes en el nucleótido. Es importante distinguir el nucleósido; esta es la forma no fosforilada de un nucleótido. Es
Los nucleósidos trifosfatos son las unidades monoméricas que actúan como precursores de los ácidos nucleicos. Estos realizan una amplia gama de funciones bioquímicas que incluyen
- Conducir reacciones termodinámicamente desfavorables
- Formando los cofactores centrales del metabolismo (como NAD+ y FAD+)
- Formando los bloques de construcción de nuestro modelo genético, el ADN.
Figura 1. Estructura de nucleótidos que representa cómo la base y el azúcar pentosa (nucleósido, en amarillo azul y verde) pueden unirse a uno, dos o tres grupos de fosfato. Un nucleósido unido a un fosfato (rojo) es un nucleósido monofosfato.La adición del segundo grupo fosfato e (rojo) forma un nucleósido difosfato, y finalmente, la adición de un tercer fosfato forma un nucleósido trifosfato. Donde el grupo fosfato proximal al nucleósido es el sitio del enlace fosfato-éster.Estructura de purinas
La biosíntesis de purinas es compleja. El esqueleto de purina es un anillo de pirimidina de 6 miembros fusionado con un anillo de imidazol de 5 miembros (Ver Figura 1). Cada anillo contiene dos átomos de nitrógeno (N), con las 5 posiciones restantes en cada anillo ocupadas por carbono (C), que está unido a un hidrógeno (H).
El hidrógeno puede ser reemplazado por diferentes átomos o grupos para formar purinas distintas. Los 4 Ns se originan de diferentes aminoácidos y los 5 Cs restantes se derivan de grupos que contienen un carbono.
Esto fue descubierto en 1948 por John Buchanan, quien alimentó a las palomas con compuestos marcados isotópicamente para determinar las posiciones de los átomos marcados en el ácido úrico que secretaban. El nombre del compuesto que proporciona cada uno de los átomos C y N se etiqueta en la Figura 1.
Figura 2 Los resultados de los estudios de John Buchanan demostraron que N1 de purinas surge del grupo amino del aspartato; C2 y C8 se originan de un compuesto que contiene C1 llamado formiato; N3 y N9 son aportados por el grupo amida (NH2) de glutamina; C4, C5 y N7 descienden de Glicina y C6 proviene de HCO3 -.Síntesis de ribonucleótidos de purina
La biosíntesis de purinas ocurre en el citosol de todas las células. El anillo de purina se acumula en una serie de 11 pasos catalizados por enzimas. Cada enzima es oligomérica, lo que significa que contiene varios monómeros. Los productos intermedios que se producen durante la reacción no se liberan. En su lugar, se envían a la enzima subsiguiente a lo largo de la vía.
El primer paso de esta vía genera un compuesto importante, el 5-fosforribosil-alfa-pirofosfato (PRPP). Este compuesto es también un precursor en la biosíntesis de nucleótidos de pirimidina. Proporciona la fosfo-ribosa unidades de estos ribonucleótidos.
El PRPP se deriva de ribosa-5-fosfato (R5P), un producto de la vía del fosfato de pentosa. Por lo tanto, las purinas se construyen a partir de una serie de reacciones de adición a un azúcar.
La síntesis de purinas produce monofosfato de inosina
En el primer paso de la biosíntesis de purinas, la ribosa fosfato pirofosfoquinasa activa la ribosa reaccionándola con ATP para formar 5-fosforribosil-alfa-pirofosfato (PRPP).
El paso 2 es el paso comprometido de la biosíntesis de purinas. En esta reacción, la amidofosforribosil transferasa cataliza el desplazamiento del grupo pirofosfato de PRPP por el nitrógeno de amida de glutamina. Esta reacción es el paso de control de flujo de la vía, es decir, la velocidad a la que la vía biosintética produce el producto. Se muestra en la figura 3.
Figura 3 (A) Paso 1 – Activación de ribosa-5-fosfato. El material de partida para la biosíntesis de purinas ribosa-5-fosfato, un producto de la Vía de fosfato de pentosa. En el primer paso de la biosíntesis de purinas, la pirofosfoquinasa de fosfato de ribosa activa la ribosa reaccionándola con ATP, que impulsa la reacción, para formar 5-fosforribosil-alfa-pirofosfato (PRPP). (B) Paso 2 – Paso de control de flujo. La amidofosforribosil transferasa cataliza el desplazamiento del grupo pirofosfato de PRPP por la amida de glutamina que forma nitrógeno Beta-5-fosforribosilamina. Este paso también es impulsado por ATP.Siguiendo los 9 pasos restantes, el primer derivado de purina que se sintetiza es el monofosfato de inosina (IMP). Esto se puede ver en la Figura 4.
Figura 4. La vía metabólica para la biosíntesis de novo de IMP. Aquí el residuo de purina se acumula en un anillo de ribosa en 11 reacciones catalizadas por enzimas.
El IMP es el precursor del nucleótido de purina, la adenosina y el monofosfato de guanosina (AMP y GMP). Cada uno se sintetiza en una vía de dos reacciones con bifurcados a nivel de IMP:
Más adiciones de fosfato para generar nucleósidos de difosfato y trifosfato pueden seguir la finalización de la síntesis de monofosfato. Estas reacciones son llevadas a cabo por quinasas.
Las quinasas se llaman así debido a su propiedad de transferir grupos de fosfato de una molécula de fosfato de alta energía a sustratos específicos. Las formas completas de trifosfato de nucleótidos, adenosina y trifosfato de guanosina (ATP y GTP) son las unidades reconocibles de ARN y ADN. Por lo tanto, las purinas se forman inicialmente como ribonucleótidos en lugar de como bases libres.
La biosíntesis de nucleótidos de purina se regula en varios pasos
Las vías de síntesis de IMP, ATP y GTP se regulan individualmente. Esto es crucial para evitar el desperdicio de (1) energía y nitrógeno, (2) para controlar las cantidades totales de nucleótidos de purina disponibles para la síntesis de ácido nucleico y (3) el producto de desecho de purina, el ácido úrico, es perjudicial para las células. La producción excesiva de ácido úrico conduce a su deposición en las articulaciones causando dolor y enrojecimiento; esta es la base fisiopatológica de la gota.
La síntesis de IMP está controlada por los niveles de nucleótidos de adenina y guanina. El control adicional se ejerce mediante la activación directa, que es la estimulación de una enzima posterior por el sustrato anterior. En esta situación, el paso 2 de la amidofosforribosil transferasa I es estimulado alostéricamente por PRPP, el producto del paso 1.
El segundo nivel de regulación se produce en el punto de derivación por debajo de IMP, lo que conduce a AMP o GMP. Estos productos finales son inhibidores competitivos de IMP y, por lo tanto, se evita su acumulación excesiva.
El requisito metabólico para la purina se puede cumplir mediante la biosíntesis en el cuerpo humano. Sin la producción adecuada de purinas, o debido a vías biosintéticas anormales, pueden surgir manifestaciones clínicas dolorosas.
Lectura adicional
- Todo el Contenido Bioquímico
- Introducción a la Cinética Enzimática
- Quiralidad en Bioquímica
- Isómeros L y D
- Reacción de Acoplamiento Cruzado Suzuki-Miyaura
Escrito por
Hidaya Aliouche
Hidaya es una entusiasta de la comunicación científica que se ha graduado recientemente y se está embarcando en una carrera en la redacción científica y médica. Ella tiene un B.Sc. en Bioquímica de la Universidad de Manchester. Le apasiona la escritura y está particularmente interesada en microbiología, inmunología y bioquímica.
Última actualización 25 de enero De 2019Citas