Puriinin biosynteesi

Kontekstualisoivat puriinit

puriinit ovat heterosyklisiä emäksiä. Yksinkertaisesti sanottuna nämä ovat suljettuja rengasrakenteita, jotka koostuvat ainakin kahdesta erilaisesta atomista. Puriinit ovat yksi kolmesta nukleotidien komponentista; pentoosisokerin (joko riboosi tai deoksiriboosi) fosfaattiestereistä, joissa puriini tai pyrimidiiniemäs on sitoutunut sokerin C1: een.

etuliite mono-di – tai tri-merkitsee nukleotidissa olevien fosfaattiryhmien määrää. On tärkeää erottaa nukleosidi; tämä on nukleotidin fosforyloimaton muoto. Se on

Nukleosiditrifosfaatit ovat monomeerisia yksiköitä, jotka toimivat nukleiinihappojen lähtöaineina. Nämä suorittavat monenlaisia biokemiallisia toimintoja, joihin kuuluu

1. ajaminen termodynaamisesti epäsuotuisissa reaktioissa
2. muodostaen aineenvaihdunnan keskeisimmät kofaktorit (kuten NAD+ ja FAD+)
3. muodostaen geneettisen piirustuksemme, DNA: n, rakennuspalikoita.

puriinien rakenne

puriinin biosynteesi on monimutkainen. Puriinirunko on 6-jäseninen pyrimidiinirengas, joka on fuusioitunut 5-jäseniseksi imidatsolirenkaaksi (KS.Kuva 1). Jokaisessa renkaassa on kaksi typpi – (n) atomia, ja jäljellä olevat 5 paikkaa kussakin renkaassa on hiili (C), joka on kiinnittynyt vetyyn (H).

vety voidaan korvata eri atomeilla tai ryhmillä muodostaen erillisiä puriineja. 4 Ns on peräisin eri aminohapoista ja loput 5 Cs on peräisin yhden hiilen sisältävistä ryhmistä.

tämän löysi vuonna 1948 John Buchanan, joka syötti kyyhkysille isotopisesti merkittyjä yhdisteitä määrittääkseen merkittyjen atomien sijainnit niiden erittämässä virtsahapossa. Yhdisteen nimi, josta saadaan kukin C-ja N-atomi, merkitään kuvassa 1.

puriiniribonukleotidien synteesi

puriinin biosynteesi tapahtuu kaikkien solujen sytosolissa. Puriinirengas rakentuu 11 entsyymin katalysoiman vaiheen sarjassa. Jokainen entsyymi on oligomeerinen eli se sisältää useita monomeerejä. Reaktion aikana syntyviä välituotteita ei vapauteta. Sen sijaan ne sukkuloidaan reittiä pitkin seuraavaan entsyymiin.

tämän reitin ensimmäisessä vaiheessa syntyy tärkeä yhdiste, 5-fosforibosyyli-alfa-pyrofosfaatti (PRPP). Yhdiste on myös esiaste pyrimidiininukleotidien biosynteesissä. Siitä saadaan näiden ribonukleotidien fosfori-riboosiyksiköt.

PRPP on johdettu riboosi-5-fosfaatista (R5P), joka on pentoosifosfaattireitin tuote. Siksi puriinit rakentuvat sokerin additioreaktioiden sarjasta.

Puriinisynteesi tuottaa inosiinimonofosfaattia

puriinin biosynteesin ensimmäisessä vaiheessa riboosifosfaattipyrofosfokinaasi aktivoi riboosin reagoimalla sen ATP: n kanssa muodostaen 5-fosforibosyyli-alfa-pyrofosfaattia (PRPP).

Vaihe 2 on puriinin biosynteesin sitoutunut vaihe. Tässä reaktiossa amidofosforibosyylitransferaasi katalysoi prpp: n pyrofosfaattiryhmän siirtymistä glutamiinin amiditypen avulla. Tämä reaktio on reitin vuonsäätelyvaihe eli nopeus, jolla biosynteettinen reitti tuottaa tuotetta. Se on esitetty kuvassa 3.

jäljellä olevien 9 vaiheen jälkeen ensimmäinen syntetisoitava puriinijohdannainen on INOSIINIMONOFOSFAATTI (IMP). Tämä näkyy kuvassa 4.

Kuva 4. IMP: n de novo-biosynteesin metaboliareitti. Tässä puriinijäämä kertyy riboosirenkaaseen 11 entsyymin katalysoimassa reaktiossa.

IMP on puriininukleotidin, adenosiinin ja guanosiinimonofosfaatin (AMP ja GMP) esiaste. Molempia syntetisoidaan kaksireaktioreitillä BIFURKAATTIEN kanssa IMP: n tasolla:

fosfaattilisäykset difosfaatin ja trifosfaattinukleosidien muodostamiseksi voivat seurata monofosfaattisynteesin valmistumista. Nämä reaktiot tapahtuvat kinaasien avulla.

kinaasit ovat niin sanottuja johtuen niiden ominaisuudesta siirtää fosfaattiryhmiä suurienergiaiselta fosfaattimolekyyliltä tietyille substraateille. Täydelliset nukleotiditrifosfaattimuodot, adenosiini ja guanosiinitrifosfaatti (ATP ja GTP) ovat RNA: n ja DNA: n tunnistettavia yksiköitä. Siksi puriineja muodostuu aluksi ribonukleotideina eikä vapaina emäksinä.

Puriininukleotidin biosynteesi on säädeltyä useassa vaiheessa

IMP: tä, ATP: tä ja GTP: tä syntetisoivat reitit ovat erikseen säädeltyjä. Tämä on ratkaisevan tärkeää estää jätteiden (1) energian ja typen, (2) valvoa kokonaismäärät puriininukleotidien saatavilla nukleiinihapon synteesissä ja (3) puriinijäte tuote, virtsahappo, on haitallista soluille. Liiallinen virtsahapon tuotanto johtaa sen laskeuman nivelissä aiheuttaa kipua ja punoitusta; tämä patofysiologinen perusta kihti.

IMP-synteesiä säätelevät adeniini-ja guaniininukleotidien tasot. Lisäkontrollia saadaan syötteen kautta tapahtuvalla aktivaatiolla, joka on edeltävän substraatin seuraavan entsyymin stimulaatio. Tässä tilanteessa amidofosforibosyylitransferaasi I vaiheen 2 stimuloidaan allosteerisesti prpp: llä, joka on vaiheen 1 tuote.

toinen säätelytaso tapahtuu IMP: n alapuolella olevassa haarapisteessä, mikä johtaa joko AMP-tai GMP-arvoon. Nämä lopputuotteet ovat kukin kilpailevia IMP: n estäjiä, joten niiden liiallinen kertyminen estetään.

puriinin metabolinen tarve voidaan täyttää biosynteesin avulla ihmiskehossa. Ilman riittävää puriinien tuotantoa tai poikkeavien biosynteettisten reittien vuoksi voi syntyä kivuliaita kliinisiä ilmenemismuotoja.

lisätietoja

• kaikki biokemian sisältö
• Johdatus Entsyymikinetiikkaan
• Sirkaalisuus biokemiassa
• L-ja D-isomeerit
• Suzuki-Miyaura-Ristikytkentäreaktio

lainaukset