Учебно-методический комплекс дисциплины «Нуклеиновые кислоты»

Биосинтез цитидиловых нуклеотидов

жүктеу 7,52 Mb.

бет	84/117
Дата	28.09.2023
өлшемі	7,52 Mb.
	#43588
түрі	Учебно-методический комплекс

1 ... 80 81 82 83 84 85 86 87 ... 117

КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ

UMP + ATP ↔ UDP + ADP UDP + ATP ↔ UTP + ADP
UTP +Gln + ATP ↔ СTP + Glu + P i
Биосинтез пуриновых нуклеотидов

Биосинтез цитидиловых нуклеотидов
Для биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов исходный UMP прежде всего фосфорилируется до ди-, а затем трифосфата (UTP) в ходе последовательных трасферазных реакций:
UMP + ATP ↔ UDP + ADP
UDP + ATP ↔ UTP + ADP
Реакции катализируют соответственно NMP- и NDP-киназы, катализирующие перенос фосфатных групп от ATP.
UTP является предшественником СTP, последний образуется путем аминирования пиримидинового кольца UTP в четвертом положении:
UTP +Gln + ATP ↔ СTP + Glu + P_i
Донором аминогруппы является глутамин, у прокариот в этой реакции может использоваться аммиак. Реакция катализируется СTP-синтазой и находится под тонким аллостерическим контролем.
Образующийся CTP служит отрицательным эффектором регуляторного фермента аспартаткарбамоилтрансферазы, ингибируя по типу обратной связи начальную стадию биосинтеза пиридиновых нуклеотидов. АТФ предотвращает это ингибирование.
13.1.2. Биосинтез пуриновых нуклеотидов
Синтез пуринового кольца идет более сложным путем. Одним из предшественников является глицин, из которого происходят 4-й и 5-й атомы углерода, а также 7-й атом азота. Все другие атомы кольца поставляются отдельно: С-6 происходит из НСО₃^-, амидная группа глутамина дает атомы N-3 и N-9, донором аминогруппы для N-1 выступает аспартат, переходя в фумарат. Наконец, атом углерода С-2 происходит из N¹⁰-формилтетрагидрофолиевой кислоты (ТГФК), а углеродный атом С-8 – из N⁵,N¹⁰-метенил-ТГФК.
В настоящее время установлены последовательность включения перечисленных веществ в пуриновое кольцо и природа всех промежуточных соединений и ферментных систем, катализирующих химические реакции синтеза пуриновых нуклеотидов. Конечным результатом синтеза является рибонуклеотид – инозиновая кислота (ИМФ, IMP), в качестве азотистого основания в нем служит гипоксантин. Инозинмонофосфат является общим предшественником пуриновых нуклеотидов, из которого далее синтезируются АМФ и ГМФ. На рис. 13.6 представлена последовательность всех 11 химических реакций этого синтеза с указанием ферментных систем, коферментов, источников энергии и других кофакторов.
Пуриновый биосинтез начинается с D-рибозо-5-фосфата, на который переносится в пирофосфатная группа АТФ. Образовавшийся 5-фосфорибозил-1-пирофосфат взаимодействует с глутамином, который является донором NH₂-группы. В результате образуется β-5-фосфорибозиламин, причем в процессе реакции наряду с освобождением пирофосфата и свободной глутаминовой кислоты происходит изменение его конфигурации (из α- в β-). Аминогруппа, присоединенная к рибозофосфату, впоследствии в кольце представляет N-9 будущего нуклеотида. Эта стадия становится ключевой реакцией в синтезе пуринов. На 5-фосфорибозиламине происходит сборка пуриновых нуклеотидов.

Рис. 13.6. Биосинтез инозинмонофосфата

На следующей стадии к свободной NH₂-группе β-5-фосфорибозиламина присоединяется молекула глицина с образованием глицинамидрибонуклеотида. Эта реакция нуждается в энергии АТФ. Затем цепь удлиняется за счет присоединения формильной группы из N⁵,N¹⁰-метенил-ТГФК с образованием формилглицинамидрибонуклеотида. При взаимодействии формильной группы последнего с глутамином синтезируется формилглицинамидинрибонуклеотид (реакция также идет с потреблением энергии АТФ). После этого происходит замыкание пятичленного имидазольного кольца и образуется 5-аминоимидазолрибонуклеотид, который взаимодействует с СО₂, образуя 5-амино-4-карбоксиимидазолрибонуклеотид.

При участии аспарагиновой кислоты и АТФ образуется 5-аминоимидазол-4-карбоксамидрибонуклеотид и освобождается фумаровая кислота. В этих реакциях азот аспарагиновой кислоты включается в 1-е положение будущего пуринового ядра. Последний углеродный атом пиримидинового остатка кольца пурина вводится от N¹⁰-формил-ТГФК в виде формильного остатка, который присоединяется к 5-NH₂-группе.
После отщепления молекулы воды замыкается и второе кольцо. В результате образуется первый пуриновый нуклеотид – инозиновая кислота (IMP, ИМФ), которая является предшественником пуриновых нуклеотидов и превращается в AMP и GMP.

жүктеу 7,52 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 80 81 82 83 84 85 86 87 ... 117