Przemiana nukleotydów

Nukleotyd

• Nukleotyd = zasada organiczna + cukier pięciowęglowy + reszta kw. ortofosforowego

• Zasada purynowa lub pirymidynowa

• Purynowa: adenina, guanina (hipoksantyna, ksantyna)

• Pirymidynowa: cytozyna, uracyl, tymina

Nukleotyd a nukleozyd• Nukleozyd = zasada + cukier (ryboza/deoksyryboza)

• wiązanie N-β-glikozydowe

• adenozyna, guanozyna (inozyna, ksantozyna), cytydyna, urydyna, tymidyna

• Nukleotyd = zasada + cukier + reszta fosforanowa

• reszta fosforanowa przy węglu 3’ lub 5’ cukru

• synteza = tylko 5’ (adenozyno-5’-monofosforan)

• rozpad kw. nukleinowych = 3’ i 5’ (deoksycytydyno-3’-monofosforan)

Nukleotydy wielofosforanowe

• Dominują wśród wolnych nukleotydów

• Difosforanowe lub Trifosforanowe

• 2 lub 3 grupy fosforanowe

• wiązania pirofosforanowe

• ADP, ATP, GDP, GTP, …

Znaczenie biologiczne

• Nukleotydy monofosforanowe:

• składniki kw. nukleinowych

• Nukleotydy di/trifosforanowe:

• nośniki energii do celów metabolicznych

Rozpad nukleotydów

• Mononukleotyd —> nukleozyd + fosforan org.

• droga hydrolityczna

• 3’-nukleotydazy + 5’-nukleotydazy

Rozpad nukleozydów• Droga hydrolityczna:

• Nukleozyd —> zasada + ryboza (deoksyryboza)

• nukleozydaza

• Droga fosforolityczna:

• Nukleozyd —> zasada + rybozo-1-fosforan

• fosforydaza nukleozydowa

Deaminacja zasad• Czasem poprzedza rozpad nukleotydu lub nukleozydu

• Adenina w mięśniach:

• AMP —> amoniak + IMP (deaminaza AMP)

• IMP —> hipoksantyna + ryboza + fosforan

• Adenina w innych tkankach:

• AMP —> adenozyna + fosforan

• Adenozyna —> amoniak + inozyna (deaminaza adenozyny)

• Inozyna rozpada się jak nukleozyd (do hipoksantyny)

Puryny

Rozpad zasad purynowych• Hipoksantyna:

• utlenia się —> ksantyna —> kw. moczowy

• Oksydaza ksantynowa

• Guanina:

• deaminacja —> ksantyna —> kw. moczowy

• deaminaza guaninowa + oksydaza ksantynowa

Synteza nukleotydów• Specyficzna, ale posiada wspólny początek

Etap I

Etap II

Synteza n. purynowych• Polega na dobudowywaniu elementów do

powstałego wcześniej rybozo-5-fosforanu

• Substraty: glutamina, glicyna, asparaginian, formylo-THF, CO2

• 2 etapy:

• powstawanie 5-fosforybozyloaminy

• dołączanie grup i utworzenie 5’-IMP

Cykl n. purynowych• ATP —> ADP + P (mięśnie)

• 2 ADP —> ATP + AMP (kinaza adenylanowa)

Pirymidyny

Rozpad zasad pirymidynowych

Rozpad zasad pirymidynowych

• W przeciwieństwie do produktów rozkładu puryn, metabolity powstałe z pirymidyn są rozpuszczalne w wodzie.

• Katabolizm pirymidyn dostarcza:

• Dwutlenku węgla

• Amoniaku

• Β-alaniny

• Β-aminoizomaślanu.

Synteza n. pirymidynowych• Reakcja przekształcenia glutaminy do fosforanu

karbamoilu (CAP).

• Katalizatorem jest cytoplazmatyczna syntaza karbamoilofosforanowa II.

• Cykl zawiera 12 reakcji które prowadzą do wytworzenia cytozynotrifosforanu (CTP) oraz tyminomonofosforanu (TMP).

• Enzymy w syntezie nukleotydów pirymidynowych są wielofunkcyjnymi białkami.

Synteza n. pirymidynowych

Synteza n. pirymidynowych• Regulacja allosteryczna:

• Syntaza karbamoilofosforanowa II

• jest hamowana przez UTP i puryny

• aktywowana przez przez PRPP

• Transkarbamoilaza asparaginianowa

• hamowana jest przez CTP

• aktywowana natomiast przez ATP

Synteza n. wielofosforanowych

• Fosforylacja nukleotydów monofosforanowych

• UMP + ATP —> UDP + ADP

• UDP + ATP —> UTP + ADP

• kinaza nukleozydomonofosforanowa

• kinaza nukleozydodifosforanowa

Synteza deoksyrybonukleotydów

• Powstają z rybonukleotydów

• Deoksyryboza powstaje przez redukcję rybozy

• Zachodzi na etapie nukleotydu difosforanowego

• reduktaza rybonukleotydowa

• Reduktorem jest NADPH + H

Zaburzenia przemiany nukleotydów

• Skaza/Dna moczanowa

• wywoływana przez genetyczne defekty syntazy PRPP

• nadprodukcja i nadmierne wydalanie katabolitów puryn.

• Jeśli poziom moczanu w surowicy przekroczy limit rozpuszczalności w tkankach lub stawach dochodzi do krystalizacji moczanu sodu i dnawego zapalenia stawów.

• Najczęstszą przyczyną skazy są jednak rozmaite zaburzenia w usuwaniu kwasu moczowego przez nerki.

Zaburzenia przemiany nukleotydów

• Hiperurykemia – stan zwiększonego stężenia kwasu moczowego w surowicy. Występuje w wielu jednostkach chorobowych:

• Zespół Lescha-Nyhana – hiperurykemia z kamicą moczanową wywoływany brakiem aktywności fosforybozylotransferazy hipoksantynowoguaninowej (reakcje rezerwowe puryn).

• Choroba von Gierkego – choroba polega na niedoborze glukozo-6-fosfatazy jednak wtórnie występują hiperurykemia i nadmierne wytwarzanie puryn wynikacjące ze wzmożonej regeneracji rybozo-5-fosforanu.

Zaburzenia przemiany nukleotydów

• Hipourykemia – zmniejszone stężenie kwasu moczowego w surowicy. Towarzyszy niedoborowi oksydazy ksantynowej (ostatniego enzymu syntezy kwasu moczowego). Wydalana jest także większa ilosc ksantyny.

• Deficyt deaminazy adenozynowej – schorzeniu towarzyszy ciężki deficyt immunologiczny w którym limfocyty T i B które są nieliczne i niefunkcjonalne.

Zaburzenia przemiany nukleotydów

• Ortoacyduria – towarzyszy zespołowi Reye’a jako zjawisko wtórne. Jest to niedobór enzymów które udział w biozyntezie nukleotydów pirymidynowych. Wyróżniamy dwa typy tej choroby:

• Ortoacyduria typu I – deficyt fosforybozylotransferazy orotanowej i dekarboksylazy orotydylanowej.

• Ortoacyduria typu II – jest to deficyt tylko dekarboksylazy orotydynalowej.