nukleotidy mohou být syntetizovány různými prostředky jak in vitro, tak in vivo.
in vitro mohou být během laboratorní produkce nukleotidů použity ochranné skupiny. Čištěný nukleosidů je chráněn vytvořit phosphoramidite, které pak mohou být použity k získání analogy v přírodě nevyskytují a/nebo k syntéze oligonukleotidových.
in vivo mohou být nukleotidy syntetizovány de novo nebo recyklovány prostřednictvím záchranných cest., Složky používané při syntéze de novo nukleotidů jsou odvozeny z biosyntetických prekurzorů metabolismu uhlohydrátů a aminokyselin a z amoniaku a oxidu uhličitého. Játra jsou hlavním orgánem de novo syntézy všech čtyř nukleotidů. De novo syntéza pyrimidinů a purinů sleduje dvě různé cesty. Pyrimidinů jsou syntetizovány první z aspartátu a karbamoyl-fosfátu v cytoplazmě se společným prekurzorem kruhová struktura kyseliny orotové, na který fosforylován ribosyl jednotka je kovalentně spojeny., Puriny jsou však nejprve syntetizovány z cukrové šablony, na které dochází k syntéze prstenců. Pro informaci jsou syntézy purinových a pyrimidinových nukleotidů prováděny několika enzymy v cytoplazmě buňky, nikoli v rámci specifické organely. Nukleotidy procházejí rozpadem tak, že užitečné části mohou být znovu použity při syntézních reakcích k vytvoření nových nukleotidů.
Pyrimidinu ribonukleotid synthesisEdit
barevné schéma je následující: enzymy, koenzymy, substrátová jména, anorganické molekuly
syntézy pyrimidinů, CTP a UTP se vyskytuje v cytoplazmě a začíná s tvorbou karbamoyl fosfátu z glutaminu a CO2. Další, aspartát carbamoyltransferase katalyzuje kondenzační reakci mezi aspartát a karbamoyl fosfát tvoří karbamoyl-asparagové kyseliny, která je cyklizovaného do 4,5-dihydroorotic kyseliny dihydroorotase. Ten je přeměněn na orotát dihydroorotát oxidázou., Čistá reakce je:
(S)-Dihydroorotate + O2 → Orotát + H2O2
Orotát je kovalentně spojen s fosforylované ribosyl jednotky. Kovalentní vazba mezi ribóza a pyrimidinových se vyskytuje na pozici C1 ribosy jednotka, která obsahuje pyrofosforečnan, a N1 pyrimidinových prsten., Orotát fosforibosyltransferáza (PRPP transferázy) katalyzuje čistým výtěžkem reakce orotidine monofosfát (OMP):
Orotát + 5-Fosfo-α-D-ribóza 1-difosfát (PRPP) → Orotidine 5′-fosfát + Pyrofosforečnan
Orotidine 5′-monofosfát je dekarboxylované tím, orotidine-5′-fosfát dekarboxyláza tvořit uridin monofosfát (UMP). PRPP transferázy katalyzují jak ribosylation a dekarboxylace reakce, které tvoří UMP od kyseliny orotové v přítomnosti PRPP. Z UMP jsou odvozeny další pyrimidinové nukleotidy., UMP je fosforylován dvěma kinázami na uridin trifosfát (UTP) prostřednictvím dvou sekvenčních reakcí s ATP. Nejprve se vyrábí difosfát z UDP, který je zase fosforylován na UTP. Oba kroky jsou poháněné hydrolýzou ATP:
ATP + UMP → ADP + UDP UDP + ATP → UTP + ADP
CTP je následně tvořen oživením UTP katalytickou aktivitu CTP syntetázy., Glutamin je NH3 dárce a reakce je poháněna hydrolýzou ATP.
UTP + Glutamin + ATP + H2O → CTP + ADP + Pi
Cytidin monofosfát (CMP) je odvozen od cytidin trifosfátu (CTP) s následnou ztrátu dva fosfáty.
Purinových ribonukleotid synthesisEdit
atomy, které jsou použity k sestavení purinových nukleotidů pocházejí z různých zdrojů:
syntéze IMP., id=“61600a4286″>
N1 vzniká z aminové skupiny Asp
C2 a C8 pocházejí z mravenčanu
N3 N9 a jsou přispěl amidové skupiny Gln
C4, C5 a N7 jsou odvozeny od Gly
C6 pochází z HCO3− (CO2)
de novo syntézy purinových nukleotidů, které tyto prekurzory jsou zabudovány do purinového kruhu výnosů o 10-krokem cestu na pobočku-bod střední IMP, nukleotidů základny hypoxanthin., AMP a GMP jsou následně syntetizovány z tohoto meziproduktu oddělenými, dvoustupňovými cestami. Purinové odrůdy jsou tedy zpočátku tvořeny spíše jako součást ribonukleotidů než jako volné báze.
šest enzymů se účastní syntézy IMP. Tři z nich jsou multifunkční:
- GART (reakce 2, 3, a 5)
- PAICS (reakce 6, 7)
- ATIC (reakce 9, a 10)
cesta začíná s tvorbou PRPP. PRPS1 je enzym, který aktivuje R5P, který je tvořen především cestou pentózového fosfátu, k PRPP reakcí s ATP., Reakce je neobvyklá v tom, že pyrofosforylová skupina je přímo přenášena z ATP na C1 R5P a že produkt má α konfiguraci o C1. Tato reakce je také sdílena s cestami pro syntézu Trp, His a pyrimidinových nukleotidů. Být na hlavní metabolické křižovatce a vyžadovat hodně energie, tato reakce je vysoce regulována.,
V první reakci jedinečné pro purinových nukleotidů biosyntéza, PPAT katalyzuje posunutí PRPP je pyrofosforečnan skupiny (PPi) amidový dusík daroval buď z glutaminu (N), glycin (N&C), aspartát (N), kyselina listová (C1), nebo CO2. Toto je odhodlaný krok v syntéze purinů. Reakci dochází k inverzi konfigurace o ribóza C1, čímž se vytvoří β-5-phosphorybosylamine (5-PRA) a založení anomerní formy budoucí nukleotidů.,
dále je glycin začleněn poháněný hydrolýzou ATP a karboxylová skupina tvoří aminovou vazbu na NH2 dříve zavedenou. One-uhlíkové jednotky z listové koenzym N10-formyl-THF je pak přidáno na amino skupiny substituovaných glycin následuje uzavření imidazolový kruh. Dále se druhá skupina NH2 přenese z glutaminu na první uhlík glycinové jednotky. Současně se přidává karboxylace druhého uhlíku glycinové jednotky. Tento nový uhlík je modifikován přidáním třetí jednotky NH2, tentokrát přenesené z aspartátového zbytku., Konečně, druhý-uhlíkové jednotky z formyl-THF se přidá do skupiny dusíku a prsten je kovalentně uzavřené tvořit společné purinových prekurzorů inosin monofosfát (IMP).
inosinmonofosfát se převede na adenosinmonofosfát ve dvou krocích. Za prvé, hydrolýza GTP podporuje přidání aspartátu k IMP adenylosukcinát syntázou, nahrazení karbonylového kyslíku dusíkem a vytvoření meziproduktu adenylosukcinátu. Fumarát se pak odštěpí a vytvoří adenosinmonofosfát. Tento krok je katalyzován adenylosukcinátovou lyázou.,
Inosin monofosfát je převeden na guanosin monofosfát oxidací IMP tvoří xanthylate, následuje vložení amino skupiny na C2. NAD + je akceptor elektronů v oxidační reakci. Přenos amidové skupiny z glutaminu je poháněn hydrolýzou ATP.
pyrimidin a purinová degradaceedit
u lidí mohou být pyrimidinové kroužky (C, T, U) zcela degradovány na CO2 a NH3 (vylučování močoviny). To bylo řečeno, purinové kroužky (G, A) nemohou. Místo toho jsou degradovány na metabolicky inertní kyselinu močovou, která se pak vylučuje z těla., Kyselina močová se vytváří, když je GMP rozdělena na základní guanin a ribózu. Guanin je deaminován na xantin, který je zase oxidován na kyselinu močovou. Tato poslední reakce je nevratná. Podobně, kyseliny močové může být tvořen, když ZESILOVAČ je deaminovaná na IMP, z nichž ribóza jednotka je odstraněn tvořit hypoxanthin. Hypoxanthin je oxidován na xanthin a nakonec na kyselinu močovou. Místo sekrece kyseliny močové mohou být guanin a IMP použity pro účely recyklace a syntézy nukleových kyselin v přítomnosti PRPP a aspartátu (dárce NH3).