Biosynteza puryn

puryny są bazami heterocyklicznymi . Mówiąc najprościej, są to struktury o zamkniętym pierścieniu złożone z co najmniej dwóch różnych rodzajów atomów. Puryny są jednym z trzech składników nukleotydów; estry fosforanowe cukru pentozowego (rybozy lub deoksyrybozy), w których zasada puryny lub pirymidyny jest połączona z C1 cukru.

przedrostek mono-di – lub tri – oznacza liczbę grup fosforanowych obecnych na nukleotydzie. Ważne jest, aby odróżnić nukleozyd; jest to niefosforylowana forma nukleotydu. To

Trójfosforany nukleozydów są jednostkami monomerycznymi, które działają jako prekursory kwasów nukleinowych. Wykonują one szeroki zakres funkcji biochemicznych, które obejmują

1. napędzając termodynamicznie niekorzystne reakcje
2. tworząc Centralne kofaktory metabolizmu (takie jak NAD+ i FAD+)
3. tworząc bloki konstrukcyjne naszego genetycznego planu, DNA.

struktura puryn

Biosynteza puryn jest złożona. Szkielet purynowy jest sześcioczłonowym pierścieniem pirymidynowym połączonym z pięcioczłonowym pierścieniem imidazolowym (patrz rysunek 1). Każdy pierścień zawiera dwa atomy azotu (N), przy czym pozostałe 5 pozycji w każdym pierścieniu zajmuje węgiel (C), który jest przyłączony do wodoru (H).

Wodór można zastąpić różnymi atomami lub grupami, tworząc odrębne puryny. 4 Ns pochodzą z różnych aminokwasów, a pozostałe 5 Cs pochodzi z grup zawierających jeden węgiel.

zostało to odkryte w 1948 roku przez Johna Buchanana, który karmił gołębie związkami znakowanymi izotopowo w celu określenia pozycji znakowanych atomów w wydzielanym przez nie kwasie moczowym. Nazwa związku, który zawiera każdy z atomów C I N, jest oznaczona na fig. 1.

synteza rybonukleotydów purynowych

Biosynteza puryn zachodzi w cytozolu wszystkich komórek. Pierścień purynowy zbudowany jest w serii 11 etapów katalizowanych enzymami. Każdy enzym jest oligomeryczny, co oznacza, że zawiera kilka monomerów. Produkty pośrednie wytwarzane podczas reakcji nie są uwalniane. Zamiast tego są one transportowane do kolejnego enzymu wzdłuż szlaku.

etap pierwszy tego szlaku wytwarza ważny związek, 5-fosforibozylo-Alfa-Pirofosforan (PRPP). Związek ten jest również prekursorem w biosyntezie nukleotydów pirymidynowych. Dostarcza jednostek fosfo-rybozy tych rybonukleotydów.

PRPP pochodzi z rybozo-5-fosforanu (R5P), produktu szlaku pentozo-fosforanowego. Dlatego puryny są zbudowane z serii reakcji dodawania do cukru.

synteza puryn daje monofosforan inozyny

w pierwszym etapie biosyntezy puryn, pirofosfokinaza rybozy fosforanowej aktywuje rybozę, reagując z ATP, tworząc 5-fosforibozylo-Alfa-Pirofosforan (PRPP).

Etap 2 jest etapem biosyntezy puryn. W tej reakcji amidofosforybozylotransferaza katalizuje wyparcie grupy pirofosforanowej PRPP przez azot amidowy glutaminy. Reakcja ta jest etapem kontrolowania strumienia szlaku, tj. szybkością, z jaką szlak biosyntetyczny wyprowadza produkt. Jest to pokazane na rysunku 3.

po pozostałych 9 krokach, pierwszą syntetyzowaną pochodną purynową jest monofosforan inozyny (IMP). Można to zobaczyć na rysunku 4.

Rysunek 4. Szlak metaboliczny de novo biosyntezy IMP. W 11 reakcjach katalizowanych enzymem, na pierścieniu rybozowym gromadzi się osad purynowy.

IMP jest prekursorem nukleotydu purynowego, adenozyny i monofosforanu guanozyny (AMP i GMP). Każdy z nich jest syntetyzowany w drodze dwóch reakcji z bifurkatami na poziomie IMP:

dalsze dodatki fosforanowe w celu wytworzenia nukleozydów difosforanowych i trifosforanowych mogą następować po zakończeniu syntezy monofosforanów. Reakcje te są prowadzone przez kinazy.

kinazy są tak zwane ze względu na ich właściwości przenoszenia grup fosforanowych z wysokoenergetycznej cząsteczki fosforanu na specyficzne substraty. Kompletne formy trójfosforanu nukleotydu, adenozyny i guanozyny (ATP i GTP) są rozpoznawalnymi jednostkami RNA i DNA. W związku z tym puryny są początkowo tworzone jako rybonukleotydy, a nie jako wolne Zasady.

biosynteza nukleotydów purynowych jest regulowana na kilku etapach

drogi syntezy IMP, ATP i GTP są indywidualnie regulowane. Ma to kluczowe znaczenie dla zapobiegania marnowaniu (1) energii i azotu, (2) kontrolowania całkowitej ilości nukleotydów purynowych dostępnych do syntezy kwasów nukleinowych oraz (3) produktu odpadowego puryn, kwasu moczowego, jest szkodliwy dla komórek. Nadmierne wytwarzanie kwasu moczowego prowadzi do jego osadzania się w stawach powodując ból i zaczerwienienie; to patofizjologiczne podstawy dny moczanowej.

synteza IMP jest kontrolowana przez poziomy nukleotydów adeniny i guaniny. Dodatkową kontrolę wywiera aktywacja paszy, czyli pobudzenie kolejnego enzymu przez poprzedzający substrat. W tej sytuacji transferaza amidofosforybozylowa i etap 2 jest stymulowana allosterycznie przez PRPP, produkt etapu 1.

drugi poziom regulacji występuje w punkcie rozgałęzienia poniżej IMP, prowadząc do AMP lub GMP. Te produkty końcowe są konkurencyjnymi inhibitorami IMP, a więc zapobiega się ich nadmiernemu gromadzeniu.

zapotrzebowanie metaboliczne na purynę może być spełnione przez biosyntezę w organizmie człowieka. Bez odpowiedniej produkcji puryn lub z powodu nieprawidłowych szlaków biosyntetycznych mogą pojawić się bolesne objawy kliniczne.

Czytaj dalej

• Cała zawartość Biochemii
• Wprowadzenie do kinetyki enzymów
• Chiralność w biochemii
• izomery L I D
• reakcja sprzęgania krzyżowego Suzuki-Miyaura

Cytaty