Biosinteza purinei

purinele Contextualizante

purinele sunt baze heterociclice. Pur și simplu, acestea sunt structuri inelare închise formate din cel puțin două tipuri diferite de atomi. Purinele sunt una dintre cele trei componente ale nucleotidelor; esteri fosfați ai unui zahăr pentoză (fie riboză, fie dezoxiriboză) în care o bază purină sau pirimidină este legată de c1 a zahărului.

prefixul mono – di – sau tri – denotă numărul de grupări fosfat prezente pe nucleotidă. Este important să distingem nucleozida; aceasta este forma non-fosforilată a unei nucleotide. Este

Trifosfații nucleozidici sunt unitățile monomerice care acționează ca precursori ai acizilor nucleici. Acestea îndeplinesc o gamă largă de funcții biochimice care includ

1. conducând reacții nefavorabile termodinamic
2. formând cofactorii centrali ai metabolismului (cum ar fi NAD+ și FAD+)
3. formând blocurile de construcție ale planului nostru genetic, ADN-ul.

structura purinelor

biosinteza purinelor este complexă. Scheletul purinic este un inel de pirimidină cu 6 membri fuzionat cu un inel de imidazol cu 5 membri (vezi Figura 1). Fiecare inel conține doi atomi de azot (N), restul de 5 poziții din fiecare inel fiind ocupate de carbon (C), care este atașat la un hidrogen (H).

hidrogenul poate fi înlocuit cu atomi sau grupuri diferite pentru a forma purine distincte. Cei 4 Ns provin din aminoacizi diferiți, iar restul de 5 Cs provin din grupări care conțin un singur carbon.

acest lucru a fost descoperit în 1948 de John Buchanan, care a hrănit porumbeii cu compuși etichetați izotopic pentru a determina pozițiile atomilor etichetați în acidul uric pe care l-au secretat. Numele compusului care furnizează fiecare dintre atomii de C și N sunt etichetate în Figura 1.

sinteza ribonucleotidelor purinice

biosinteza purinei are loc în citosolul tuturor celulelor. Inelul purinic este construit într-o serie de 11 etape catalizate de enzime. Fiecare enzimă este oligomerică, ceea ce înseamnă că conține mai mulți monomeri. Produsele intermediare care sunt produse în timpul reacției nu sunt eliberate. În schimb, acestea sunt transferate către enzima ulterioară de-a lungul căii.

pasul unu al acestei căi generează un compus important, 5-fosforibosil-alfa-pirofosfat (PRPP). Acest compus este, de asemenea, un precursor în biosinteza nucleotidelor pirimidinice. Oferă unitățile fosfo-riboză ale acestor ribonucleotide.

PRPP este derivat din riboză-5-fosfat (R5P), un produs al căii fosfatului de pentoză. Prin urmare, purinele sunt construite dintr-o serie de reacții de adăugare la un zahăr.

sinteza purinei produce inozin monofosfat

în prima etapă a biosintezei purinice, pirofosfokinaza fosfat de riboză activează riboza reacționând-o cu ATP pentru a forma 5-fosforibosil-alfa-pirofosfat (PRPP).

Pasul 2 este pasul angajat al biosintezei purinice. În această reacție amidofosforibosil transferaza catalizează deplasarea grupului pirofosfat al PRPP prin azotul amidic al glutaminei. Această reacție este etapa de control al fluxului căii, adică rata la care calea biosintetică produce produsul. Este prezentat în Figura 3.

urmând cele 9 etape rămase, primul derivat purinic care este sintetizat este inozin monofosfatul (IMP). Acest lucru poate fi văzut în Figura 4.

Figura 4. Calea metabolică pentru biosinteza de novo a IMP. Aici reziduul de purină este construit pe un inel de riboză în 11 reacții catalizate de enzime.

IMP este precursorul nucleotidei purinice, adenozinei și guanozin monofosfatului (AMP și GMP). Fiecare sunt sintetizate într-o cale cu două reacții cu bifurcați la nivelul IMP:

adaosuri de fosfat suplimentare pentru a genera difosfat și trifosfat nucleozidele pot urma finalizarea sintezei monofosfatului. Aceste reacții sunt efectuate de kinaze.

kinazele sunt așa-numite datorită proprietății lor de a transfera grupări fosfat de la o moleculă de fosfat de mare energie la substraturi specifice. Formele complete de trifosfat nucleotidic, adenozina și trifosfatul de guanozină (ATP și GTP) sunt unitățile recunoscute de ARN și ADN. Prin urmare, purinele sunt formate inițial ca ribonucleotide, mai degrabă decât ca baze libere.

biosinteza nucleotidelor purinice este reglată în mai multe etape

căile care sintetizează IMP, ATP și GTP sunt reglate individual. Acest lucru este crucial pentru a preveni risipa de (1) energie și azot, (2) pentru a controla cantitățile totale de nucleotide purinice disponibile pentru sinteza acidului nucleic și (3) produsul rezidual purinic, acidul uric, este dăunător celulelor. Producția excesivă de acid uric duce la depunerea sa în articulații provocând durere și roșeață; aceasta este baza fiziopatologică a gutei.

sinteza IMP este controlată de nivelurile de nucleotide de adenină și guanină. Controlul suplimentar este exercitat prin activarea feedforward, care este stimularea unei enzime ulterioare de către substratul precedent. În această situație, amidofosforibosil transferaza I Etapa 2 este stimulată alosteric de PRPP, produsul etapei 1.

al doilea nivel de reglare are loc la punctul de ramură de sub IMP, ceea ce duce fie la AMP, fie la GMP. Aceste produse finale sunt fiecare inhibitori competitivi ai IMP și astfel, acumularea lor excesivă este împiedicată.

cerința metabolică pentru purină poate fi îndeplinită prin biosinteză în corpul uman. Fără o producție adecvată de purine sau din cauza căilor biosintetice anormale, pot apărea manifestări clinice dureroase.

lecturi suplimentare

• tot conținutul biochimiei
• o introducere în cinetica enzimatică
• Chiralitatea în biochimie
• izomerii L și D
• reacția de cuplare încrucișată Suzuki-Miyaura

citări