2 Адф гдф

АТФ

АДФ

АТФ ГТФ

Регуляция синтеза пуриновых нуклеотидов

Синтез пуриновых нуклеотидов регулируется ключевыми ферментами, активность которых зависит от концентрации конечных и некоторых промежуточных продуктов, т.е. при контроле синтеза реализуется один из механизмов - регуляция по принципу отрицательной обратной связи:

1) АТФ, ГМФ ингибируют образование ФРПФ (угнетают активность 5–фосфорибозил–1–пирофосфатсинтазы);

2) ИМФ, АМФ, ГМФ – ингибируют образование фосфорибозиламина - это наиболее важный пункт контроля (угнетают активность глутамин–ФРПФ–амидотрансферазы);

3) АМФ ингибирует образование аденилосукцината, который является промежуточным продуктом его синтеза, а ГМФ - ксантинмонофосфата;

4. АМФ ингибирует образование ксантинмонофосфата при синтезе ГМФ, а ГМФ, в свою очередь, угнетает образование аденилосукцината, который является промежуточным продуктом синтеза АМФ. Т.о. изменения концентрации АМФ влияют на синтез ГМФ и наоборот;

5. АТФ может активировать процессы синтеза ГМФ также на этапе образования ксантинмонофосфата, а ГТФ - активировать образование аденилосукцината.

Указанные механизмы изображены на схеме, иллюстрирующей превращение ИМФ в АМФ и ГМФ (см. выше).

В клетках организма существует механизм синтеза нуклеотидов, которые обеспечивают повторное использование пуриновых азотистых оснований – это путь реутилизации, или «путь спасения» азотистых оснований.

Основные ферменты, участвующие в этих процессах:

1) аденинфосфорибозилтрансфераза, катализирует реакцию:

Аденин + ФРПФ АМФ + ФФ;

2) гипоксантин-гуанинфосфорибозилтрансфераза, катализирует реакции:

• гуанин + ФРПФ  ГМФ + ФФн,

• гипоксантин + ФРПФ  ИМФ + ФФн.

3 Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов: реакции, регуляция, нарушение процесса

В отличие от последовательности реакций синтеза пуриновых нуклеотидов denovoсинтез пиримидиновых нуклеотидов начинается со сборки кольца азотистого основания, которое затем присоединяется к рибозо-5-фосфату. Донором рибозо-5-фосфата является ФРПФ. Предшественниками пиримидинового кольца служат карбамоилфосфат и аспартат.

Синтез начинается с образования карбамоилфосфата, который синтезируется в цитозоле (в отличие от карбомаилфосфата для биосинтеза мочевины, образование которого происходит в митохондриях). Донором азота при синтезе карбомаилфосфата является глутамин (а не NH⁺₄). Реакцию катализируеткарбомаилфосфатсинтаза ІІ:

Глутамин + 2 АТФ + СО₂ 

карбамоилфосфат + 2 АДФ + Фн+ глутамат.

Следующий этап – образование N–карбамоиласпартата

(фермент – аспартат–карбамоилтрансфераза – АТКаза)

H₂N-CО-O-PO₃H₂ + H₂N-CH-COOH H₂N-CО-NH-CH- СООН

карбамоилфосфат - Фн

CH₂ CH₂

COOH COOH

аспартат N–карбамоиласпартата

В следующей последовательности реакций образуется предшественник всех пиримидиновых нуклеотидов - УМФ:

Н₂О

N–карбамоиласпартат Дигидрооротат

дигидрооротаза

дигидро–

НАД оротат–

НАДН⁺+ Н дегидроге–

наза

Оротат

ФРПФоротат–

фосфо–

ФФ _н рибозил–

транс–

фераза

ОМФ

оротидилат–

Н⁺ декарбокси–

СО₂ лаза

УМФ

С участием молекул АТФ под действием специфичес–ких киназ (УМФ–киназа, нуклеозид–фосфаткиназа) УМФ превращается в УТФ.

УТФ служит предшественником ЦТФ:

глутамин + глутамат +

АТФ + Н₂О АДФ + Фн+ 2Н⁺

УТФЦТФ

Регуляция синтеза пуриновых нуклеотидов

Ключевыми ферментами процесса являются карбамоилфосфатсинтаза II(1) и АТКаза (2), схема регуляции которых изображена ниже:

(1)

СО₂ + глутамин + 2АТФ карбамоилфосфат

аспартат

УМФ, УТФ (2) ЦТФ

карбамоиласпартат

УМФ

УТФ

ЦТФ

В регуляции 2 реакция – решающий этап. ЦТФ значительно снижает сродство фермента АТКазы к субстрату (степень ингибирования до 90%). Активация этого фермента происходит под действием АТФ, что позволяет координировать скорости образования пуринов и пиримидинов.

Известна наследственная патология, при которой нарушается синтез пиримидиновых нуклеотидов - это оротацидурия.Болезнь связана с недостаточностью ферментов, которые катализируют образование и декарбоксилирование оротовой кислоты при синтезе УМФ (две последние реакции синтеза) -оротатфосфорибозил–трансферазыиОМФ-декарбоксилазы. В результате наблюдается дефицит пиримидиновых нуклеотидов, в крови повышается концентрация оротовой кислоты, которая выводится с мочей. Образование оротовой кислоты при этом заболевании усилено, так как нет аллостерических ингибиторов синтеза - конечных продуктов - УМФ и УТФ. Лечение необходимо, так как может развиваться отставание в умственном или физическом развитии, тяжелая мегалобластическая анемия, резистентность к витаминам, лейкопения, иммунодефицит. Эти нарушения являются следствием «пиримидинового голода», а не токсического действия оротовой кислоты. Для лечения применяют уридин в дозах 0,5 - 1г в сутки. Такая терапия устраняет «пиримидиновый голод» и продолжается без перерывов на протяжении всей жизни.

Оротатацидурияможет также развиваться на начальных этапах лечения подагры аллопуринолом. Этот препарат в организме частично превращается в сильный ингибитор декарбоксилазы оротовой кислоты, вследствие чего происходит временное усиление образования оротовой кислоты.