Образование УМФ
В цитозоле оротат становится субстратом
бифункционального фермента - УМФ-синтазы,
которая обнаруживает оротатфосфорибозил- трансферазную и ОМФ-декарбоксилазную
активности.
Первоначально фосфорибозильный остаток от ФРДФ
переносится на оротат и образуется нуклеотид -
оротидин-5'-монофосфат (ОМФ),
декарбоксилирование которого даёт уридин-5-
монофосфат (УМФ).
Биосинтез УДФ, УТФ и цитидиловых нуклеотидов
УМФ под действием специфических
нуклеозидмонофосфат (НМФ) и
нуклеозиддифосфат (НДФ) киназ превращается в УДФ и УТФ в результате переноса фосфатного остатка АТФ на соответствующий субстрат.
НМФ-киназа катализирует следующую реакцию:
УМФ + АТФ → УДФ + АДФ
НДФ-киназа: УДФ + АТФ → УТФ + АДФ
Синтез ЦТФ из УТФ
ЦТФ синтетаза
катализирует амидирование УТФ, осуществляя АТФ- зависимое замещение кетогруппы урацила на амидную группу глутамина с образованием
цитидин-5'- трифосфата (ЦТФ).
"Запасные" пути синтеза пиримидиновых нуклеотидов
Использование пиримидиновых оснований и нуклеозидов в реакциях реутилизации препятствует катаболизму этих соединений до конечных продуктов с расщеплением пиримидинового кольца.
Так, уридинфосфорилаза в обратимой реакции может рибозилироватъ урацил с образованием уридина.
Урацил + Рибозо-1-фосфат → Уридин + Н3РО4
Превращение нуклеозидов в нуклеотиды катализирует уридинцитидинкиназа.
Часть ЦМФ может превращаться в УМФ под действием цитидиндезаминазы и пополнять
запасы уридиловых нуклеотидов.
ЦМФ + Н2О → УМФ + NH3
Регуляторным ферментом в синтезе
пиримидиновых нуклеотидов является КАД-
фермент.
УМФ и пуриновые нуклеотиды аллостерически
ингибируют, а ФРДФ активирует его
карбамоилсинтетазную активность, тогда как активность аспартаттранскарбамоилазного домена ингибирует ЦТФ, но активирует АТФ.
Этот способ регуляции позволяет обеспечить сбалансированное образование всех четырёх основных пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, необходимых для синтеза РНК.
Активность регуляторных ферментов синтеза
пиримидиновых нуклеотидов контролируется
аллостерически по механизму отрицательной обратной связи.
УТФ ингибирует активность КФС II в составе КАД- фермента.
УМФ и ЦМФ подавляют активность УМФ-синтазы. Накопление ЦТФ снижает активность ЦТФ-синтетазы.
КАД-фермент катализирует реакции 1, 2, 3; дигидрооротатдегидрогеназа - реакцию 4; УМФ синтетаза - реакции 5 и 6; НМФ киназа - реакцию 7; НДФ киназа - реакцию 8; ЦТФ синтетаза - реацию 9.
КАТАБОЛИЗМ ПИРИМИДИНОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ
Цитидиловые нуклеотиды могут гидролитически
терять аминогруппу и превращаться в УМФ. От УМФ при
участии нуклеотидазы и уридинфосфорилазы
отщепляются неорганический фосфат и рибоза, то
остаётся азотистое основание - урацил.
Аналогично расщепляются дезоксирибонуклеотиды, и из дЦМФ образуется урацил, а из дTМФ – тимин.
Пиримидиновые основания при участии
дигидропиримидиндегидрогеназы
присоединяют 2 атома водорода по двойной связи кольца с образованием дигидроурацила или
дигидротимина.
Оба гетероцикла могут взаимодействовать с водой в
реакции, катализируемой
дигидропиримидинциклогидролазой, и дигидроурацил превращается в β- уреидопропионовую кислоту, а дигидротимин - в β-уреидоизомасляную кислоту.
Оба β-уреидопроизводных под действием общего для них фермента уреидопропионазы
расщепляются с образованием СО2, NH4+ и β-аланина
или β-аминоизомасляной кислоты (β-аминбутирата) соответственно.