Обмен нуклеиновых кислот
Missing in русский
· Automatic translation
· Contribute
Метаболизм нуклеиновых кислот - это процесс, посредством которого нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) синтезируются и разлагаются. Нуклеиновые кислоты являются полимерами нуклеотидов. Синтез нуклеотидов представляет собой анаболический механизм, обычно включающий химическую реакцию фосфата, пентозного сахара и азотистого основания. Разрушение нуклеиновой кислоты является катаболической реакцией. Кроме того, части нуклеотидов или нуклеиновых оснований могут быть спасены, чтобы воссоздать новые нуклеотиды. Как реакции синтеза, так и реакции разложения требуют ферментов для облегчения этого события. Дефекты или недостатки этих ферментов могут привести к различным заболеваниям. [1]
Композиция нуклеотидов, из которых состоят нуклеиновые кислоты.
содержание
Синтез нуклеиновых кислот
Нуклеотиды могут быть разделены на пурины и пиримидины. У более сложных многоклеточных животных они оба в основном вырабатываются в печени. Они оба содержат сахар и фосфат, но имеют азотистые основания разных размеров. Из-за этого две разные группы синтезируются по-разному. Однако весь синтез нуклеотидов требует использования фосфорибозилпирофосфата (PRPP), который отдает рибозу и фосфат, необходимые для создания нуклеотида.
Синтез пурина
Происхождение атомов, составляющих пуриновые основания.
Аденин и гуанин являются двумя нуклеотидами, классифицированными как пурины. При синтезе пурина PRPP превращается в монофосфат инозина, или IMP. Производство ИМП из PRPP, помимо прочего, требует глютамина, глицина, аспартата и 6 АТФ. [1] ИМФ затем превращается в АМФ (аденозинмонофосфат) с использованием ГТФ и аспартата, который превращается в фумарат. Хотя IMP может быть непосредственно преобразован в AMP, синтез GMP (гуанозинмонофосфата) требует промежуточной стадии, на которой NAD + используется для образования промежуточного ксантозинмонофосфата или XMP. Затем XMP превращают в GMP с использованием гидролиза 1 АТФ и превращения глютамина в глутамат. [1] AMP и GMP могут затем превращаться в ATP и GTP, соответственно, с помощью киназ, которые добавляют дополнительные фосфаты.
АТФ стимулирует выработку ГТФ, а ГТФ стимулирует выработку АТФ. Это перекрестное регулирование сохраняет относительные количества АТФ и ГТФ одинаковыми. Избыток любого из нуклеотидов может увеличить вероятность мутаций ДНК, когда вставлен неправильный пуриновый нуклеотид. [1]
Синдром Леша-Нихана вызван дефицитом гипоксантин-гуанин-фосфорибозилтрансферазы или HGPRT, фермента, который катализирует обратимую реакцию образования гуанина из GMP. Это связанный с полом врожденный дефект, который вызывает перепроизводство мочевой кислоты наряду с умственной отсталостью, спастичностью и побуждением к самоуничижению. [1] [2] [3]
Синтез пиримидина
Уридин-трифосфат (UTP), слева, реагирует с глютамином и другими химическими веществами с образованием цитидин-трифосфата (CTP), справа.
Пиримидиновые нуклеотиды включают цитидин, уридин и тимидин. Синтез любого пиримидинового нуклеотида начинается с образования уридина. Для этой реакции требуются молекулы аспартата, глютамина, бикарбоната и 2 АТФ (для обеспечения энергии), а также PRPP, который обеспечивает рибозо-монофосфат. В отличие от пуринового синтеза, сахар / фосфатная группа из PRPP не добавляется к азотистому основанию до конца процесса. После синтеза уридин-монофосфата он может реагировать с 2 АТФ с образованием уридин-трифосфата или UTP. UTP может быть преобразован в CTP (цитидин-трифосфат) в реакции, катализируемой CTP-синтетазой. Синтез тимидина сначала требует восстановления уридина до дезоксиуридина (см. Следующий раздел), прежде чем основание может быть метилировано с образованием тимидина. [1] [4]
АТФ, пуриновый нуклеотид, является активатором синтеза пиримидина, в то время как CTP, пиримидиновый нуклеотид, является ингибитором синтеза пиримидина. Это регулирование помогает поддерживать сходные количества пурина / пиримидина, что полезно, поскольку для синтеза ДНК необходимы равные количества пуринов и пиримидинов. [1] [5]
Дефицит ферментов, участвующих в синтезе пиримидина, может привести к генетическому заболеванию. Оротическая ацидурия, которая вызывает избыточное выведение оротовой кислоты с мочой. [1] [6]
Преобразование нуклеотидов в дезоксинуклеотиды
Нуклеотиды изначально получают с рибозой в качестве сахарного компонента, что является особенностью РНК. Для ДНК, однако, требуется дезоксирибоза, в которой отсутствует рибоза с 2'-гидроксилом (-ОН группой). Реакция для удаления этого -ОН катализируется рибонуклеотидредуктазой. Этот фермент преобразует NDPs (нуклеозид- д-р- хостфат) в dNDPs (окси-нуклеозид- д-р- хостфат). Нуклеотиды должны быть в дифосфатной форме, чтобы реакция произошла. [1]
Чтобы синтезировать тимидин, компонент ДНК, который существует только в дезокси форме, уридин превращается в дезоксиуридин (рибонуклеотидредуктазой), а затем метилируется тимидилатсинтазой с образованием тимидина. [1]