Аденилосукцинат Ксантинмонофосфат

АТФ глутамин -

АМФ+Ф_н глутамат

Фумарат

 

АМФ ГМФ

АТФ АТФ

АДФ

 

 

2 АДФ ГДФ

АТФ

 

АДФ

 

АТФ ГТФ

 

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.

16. Біосинтез піримідинових нуклеотидів: схема реакцій; регуляція синтезу. Синтез пиримидиновых нуклеотидов начинается со сборки кольца азотистого основания, которое затем присоединяется к рибозо-5-фосфату. Донором является ФРПФ. Предшественниками пиримидинового кольца служат карбамоилфосфат и аспартат. Синтез начинается с образования карбамоилфосфата, который синтезируется в цитозоле. Донором азота при синтезе карбомаилфосфата является глутамин.. Реакцию катализирует карбомаилфосфатсинтаза 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

к арбамоилфосфат - 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

ФРПФ оротат–

фосфо–

ФФ_н рибозил–

транс–

фераза

ОМФ

оротидилат–

Н⁺ декарбокси–

СО₂ лаза

 

УМФ

С участием молекул АТФ под действием специфических киназ (УМФ–киназа, нуклеозид–фосфаткиназа) УМФ превращается в УТФ. УТФ служит предшественником ЦТФ:

 

глутамин + глутамат +

АТФ + Н₂О АДФ + Фн+ 2Н⁺

УТФ ЦТФ

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.

 

17. Біосинтез дезоксирибонуклеотидів. Утворення тимідилових нуклеотидів; інгібітори біосинтезу дТМФ як протипухлинні засоби. Дезоксирибонуклеотиды образуются из рибонук–леотиддифосфатов путем их восстановления во 2'–положении. Фермент, который катализирует эту реакцию, – рибонуклеозидредуктаза (рибонуклеотиддифосфатредук–таза).

Общая реакция: Рибонуклеозиддифосфат + НАДФН+Н⁺ ® дезоксири–бонуклеозиддифосфат + НАДФ⁺ + Н₂О

Электроны при восстановлении переносятся на субстрат через ряд сульфгидрильных групп, для этого в реакции участвует тиоредоксин (белок с близко расположенными SH-группами). При переносе электронов происходит окисление тиоредоксина. После реакции образования дезоксирибонуклеозиддифосфата он восстанавливается с участием НАДФН под действием тиоредоксинредуктазы

S SH

Тиоредоксин + НАДФН+Н⁺ ® тиоредоксин + НАДФ

 

S SH

Образование тимидиновых нуклеотидов (ТМФ) происходит из УМФ:

УДФ

Фн ТГФК ДГФК

дУДФ дУМФ дТМФ

тимидилатсинтаза

 

Далее происходит восстановление дигидрофолевой кислоты (ДГФК) до тетрагидрофолевой кислоты (ТГФК) под действием дигидрофолатредуктазы:

 

ДГФК ТГФК

 

НАДФН НАДФ

 

После образования дТМФ с участием АТФ происходит последующий синтез всех остальных тиминовых нуклеотидов:

 

дТМФ дТДФ дТТФ

 

АТФ АДФ АТФ АДФ

Основной механизм контроля синтеза - аллостерическая регуляция. Ключевой фермент – рибонуклеозидредуктаза.

При синтезе дАТФ ингибитор этого фермента – дАТФ (конечный продукт), активатор – АТФ.Если синтезируется дТТФ, то в регуляции процесса также реализуется принцип отрицательной обратной связи. Т.е. рибонуклеотидредуктаза имеет несколько конформацион–ных состояний, что обеспечивает синтез достаточного количества всех четырех дезоксирибонуклеотидов.

18. Катаболізм пуринових нуклеотидів; спадкові порушення обміну сечової кислоти. Схема катаболізму піримідинових нуклеотидів. В организме человека нет ферментов, необходимых для разрыва пуринового кольца. Потому избыток пуринов выводится из организма человека неразрушенным, в виде мочевой кислоты. В печени свободные пуриновые основания (экзогенного и эндогенного происхождения) подвергаются дезаминированию с образованием ксантина и гипоксантина.

ГМФ АМФ

рибозо-ф

Гуанин ИМФ

рибозо-ф

 

гипоксантин

ксантин

 

Мочевая кислота

за сутки образуется до 1,5 г мочевой кислоты, которая выводится в основном с мочой. 60% этого количества образуется при катаболизме эндо–генных пуринов, остальная – пуринов пищи. В сыворотке крови концентрация мочевой кислоты, которая находится в виде солей - уратов (на 98% с Na), – 0,18–0,42 ммоль/л. Ураты выводятся на 2/3 почками и на 1/3 через тонкий кишечник. Соли мочевой кислоты в крови не кристаллизуются. В тканях и моче ураты кристаллизуются при меньших концентрациях. Наибольшее сродство к уратам имеют хрящевая ткань и почки.Главный клинический синдром нарушения пуринового обмена – подагра. Для лечения - аллопуринол - структурный аналог гипоксантина, который ингибирует ксантиноксидазу. Для повышения экскреции уратов назначают также пробенецид. синдром Леша–Нихана. наследственное заболевание- дефект одного из ферментов реутилизации пуриновых азотистых оснований - гипоксантин-гуанинфосфорибозилтрансферазы. У больных детей наблюдаются симптомы подагры, церебральные параличи, нарушения интеллекта, попытки наносить себе увечья (укусы губ, пальцев).

Катаболизм пиримидиновых нуклеотидов.. Сначала происходит расщепление нуклеотидов до азотистых оснований с последующей их деградацией до b-аланина, b-аминоизобутирата, СО₂ и NH₃:

дТМФ ® Тимидин ® Тимин

СО₂, NH₃ b–аминоизобутират

Цитозин® Урацил

метилмалонат

b-аланин

метилмалонил-КоА

ЦЛК сукцинил-КоА

 

Таким образом, конечными продуктами расщепления пиримидиновых нуклеотидов являются: b-аланин, b-аминоизобутират, СО₂ и NH₃. СО₂ и NH₃ идут на синтез мочевины, а b-аминоизобутират может метаболизировать аналогично аминокислотам с разветвленной цепью.