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Par Hidaya Aliouche, B.Sc. Commenté par Kate Anderton, B.Sc . (Éditeur)
Purines contextualisantes
Les purines sont des bases hétérocycliques. En termes simples, il s’agit de structures cycliques fermées composées d’au moins deux types d’atomes différents. Les purines sont l’un des trois composants des nucléotides; les esters de phosphate d’un sucre pentose (ribose ou désoxyribose) dans lesquels une base de purine ou de pyrimidine est liée au C1 du sucre.
Le préfixe mono-di- ou tri- désigne le nombre de groupes phosphate présents sur le nucléotide. Il est important de distinguer le nucléoside; c’est la forme non phosphorylée d’un nucléotide. C’est
Les triphosphates nucléosidiques sont les unités monomères qui agissent comme précurseurs des acides nucléiques. Ceux-ci remplissent un large éventail de fonctions biochimiques, notamment
- Entraînant des réactions thermodynamiquement défavorables
- Formant les cofacteurs centraux du métabolisme (tels que NAD + et FAD +)
- Formant les éléments constitutifs de notre plan génétique, l’ADN.
Figure 1. La structure des nucléotides décrivant comment le sucre de base et de pentose (nucléoside, en bleu jaune et vert) peut être attaché à un, deux ou trois groupes phosphate. Un nucléoside attaché à un phosphate (rouge) est un nucléoside monophosphate.L’addition d’un deuxième groupe phosphate (rouge) forme un nucléoside diphosphate, et enfin, l’addition d’un troisième phosphate forme un nucléoside triphosphate. Où le groupe phosphate est proximal au nucléoside le site de la liaison phosphate-ester.Structure des purines
La biosynthèse des purines est complexe. Le squelette de la purine est un cycle pyrimidine à 6 chaînons fusionné à un cycle imidazole à 5 chaînons (Voir Figure 1). Chaque cycle contient deux atomes d’azote (N), les 5 positions restantes dans chaque cycle étant occupées par du carbone (C), qui est attaché à un hydrogène (H).
L’hydrogène peut être remplacé par différents atomes ou groupes pour former des purines distinctes. Les 4 Ns proviennent de différents acides aminés et les 5 Cs restants proviennent de groupes contenant un carbone.
Ceci a été découvert en 1948 par John Buchanan qui a nourri des pigeons de composés marqués isotopiquement pour déterminer la position des atomes marqués dans l’acide urique qu’ils sécrétaient. Le nom du composé qui fournit chacun des atomes C et N est marqué à la figure 1.
Figure 2 Les résultats des études de John Buchanan ont démontré que N1 des purines provient du groupe amino de l’aspartate; C2 et C8 proviennent d’un composé contenant en C1 appelé formiate; N3 et N9 sont apportés par le groupe amide (NH2) de la glutamine; C4, C5 et N7 descendent de la glycine et C6 provient de HCO3–.Synthèse de ribonucléotides de purine
La biosynthèse de purine se produit dans le cytosol de toutes les cellules. Le cycle purine est constitué d’une série de 11 étapes catalysées par des enzymes. Chaque enzyme est oligomère, ce qui signifie qu’elle contient plusieurs monomères. Les produits intermédiaires produits au cours de la réaction ne sont pas libérés. Au lieu de cela, ils sont transférés à l’enzyme suivante le long de la voie.
La première étape de cette voie génère un composé important, le 5-phosphoribosyl-alpha-pyrophosphate (PRPP). Ce composé est également un précurseur dans la biosynthèse des nucléotides de pyrimidine. Il fournit les unités phospho-ribose de ces ribonucléotides.
Le PRPP est dérivé du ribose-5-phosphate (R5P), un produit de la voie du pentose phosphate. Par conséquent, les purines sont construites à partir d’une série de réactions d’addition à un sucre.
La synthèse des purines donne de l’inosine monophosphate
Dans la première étape de la biosynthèse des purines, la ribose phosphate pyrophosphokinase active le ribose en le faisant réagir avec de l’ATP pour former du 5-phosphoribosyl-alpha-pyrophosphate (PRPP).
L’étape 2 est l’étape engagée de la biosynthèse des purines. Dans cette réaction, l’amidophosphoribosyl transférase catalyse le déplacement du groupe pyrophosphate de PRPP par l’azote amide de glutamine. Cette réaction est l’étape de contrôle du flux de la voie, c’est-à-dire la vitesse à laquelle la voie biosynthétique produit le produit. Il est illustré à la figure 3.
Figure 3 (A) Étape 1 – Activation du ribose-5-phosphate. Le matériau de départ pour la biosynthèse des purines ribose-5-phosphate, un produit de la voie du pentose phosphate. Dans la première étape de la biosynthèse des purines, la ribose phosphate pyrophosphokinase active le ribose en le faisant réagir avec de l’ATP, qui pilote la réaction, pour former du 5-phosphoribosyl-alpha-pyrophosphate (PRPP). (B) Étape 2 – Étape de contrôle du flux. L’amidophosphoribosyl transférase catalyse le déplacement du groupe pyrophosphate de PRPP par l’azote amide de glutamine formant la bêta-5-phosphoribosylamine. Cette étape est également pilotée par l’ATP.Après les 9 étapes restantes, le premier dérivé de purine synthétisé est l’inosine monophosphate (IMP). Cela peut être vu à la figure 4.
Figure 4. La voie métabolique pour la biosynthèse de novo de IMP. Ici, le résidu de purine est accumulé sur un cycle ribose dans 11 réactions catalysées par des enzymes.
IMP est le précurseur du nucléotide purine, de l’adénosine et de la guanosine monophosphate (AMP et GMP). Chacun est synthétisé dans une voie à deux réactions avec des bifurcats au niveau de l’IMP:
D’autres ajouts de phosphate pour générer des nucléosides de diphosphate et de triphosphate peuvent suivre l’achèvement de la synthèse du monophosphate. Ces réactions sont réalisées par des kinases.
Les kinases sont appelées en raison de leur propriété de transférer des groupes phosphate d’une molécule de phosphate à haute énergie vers des substrats spécifiques. Les formes triphosphates nucléotidiques complètes, l’adénosine et la guanosine triphosphate (ATP et GTP) sont les unités reconnaissables de l’ARN et de l’ADN. Par conséquent, les purines sont initialement formées sous forme de ribonucléotides plutôt que sous forme de bases libres.
La biosynthèse des nucléotides purines est régulée en plusieurs étapes
Les voies synthétisant l’IMP, l’ATP et le GTP sont régulées individuellement. Ceci est crucial pour empêcher le gaspillage (1) d’énergie et d’azote, (2) pour contrôler les quantités totales de nucléotides de purine disponibles pour la synthèse d’acides nucléiques et (3) le déchet de purine, l’acide urique, est nocif pour les cellules. Une production excessive d’acide urique entraîne son dépôt dans les articulations provoquant des douleurs et des rougeurs; c’est la base physiopathologique de la goutte.
La synthèse de l’IMP est contrôlée par les niveaux de nucléotides d’adénine et de guanine. Un contrôle supplémentaire est exercé par l’activation de feedforward, qui est la stimulation d’une enzyme ultérieure par le substrat précédent. Dans cette situation, l’étape 2 de l’amidophosphoribosyl transférase I est stimulée allostériquement par PRPP, le produit de l’étape 1.
Le deuxième niveau de régulation se produit au point de dérivation en dessous de l’IMP, conduisant soit à l’AMP, soit aux BPF. Ces produits finaux sont chacun des inhibiteurs compétitifs de la PIM et, par conséquent, leur accumulation excessive est évitée.
Les besoins métaboliques en purine peuvent être satisfaits par biosynthèse dans le corps humain. Sans production adéquate de purines, ou en raison de voies biosynthétiques anormales, des manifestations cliniques douloureuses peuvent survenir.
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Écrit par
Hidaya Aliouche
Hidaya est un passionné de communication scientifique qui a récemment obtenu son diplôme et se lance dans une carrière dans la rédaction scientifique et médicale. Elle a un B.Sc . en biochimie de l’Université de Manchester. Elle est passionnée par l’écriture et s’intéresse particulièrement à la microbiologie, à l’immunologie et à la biochimie.
Dernière mise à jour le 25 janvier 2019Citations