nukleotidit voidaan syntetisoida eri tavoin sekä in vitro että In vivo.
in vitro nukleotidien laboratoriotuotannossa voidaan käyttää suojaavia ryhmiä. Puhdistettu nukleosidi on suojattu luoda phosphoramidite, jota voidaan sitten käyttää saada analogit ei löydy luonnosta ja/tai syntetisoida on oligonukleotidi.
in vivo nukleotideja voidaan syntetisoida de novo tai kierrättää pelastusreittien kautta., Käytettävät komponentit de novo nukleotidien synteesi ovat peräisin biosynteettisiä esiasteita hiilihydraattien ja aminohappojen aineenvaihduntaan, ja ammoniakista ja hiilidioksidista. Maksa on kaikkien neljän nukleotidin de novo-synteesin tärkein elin. Pyrimidiinien ja puriinien de novo-synteesi seuraa kahta eri reittiä. Pyrimidines syntetisoidaan ensin aspartaatti ja karbamoyyli-fosfaatti sytoplasmassa yhteisen esiaste rengas rakenne oroottihappo, päälle joka fosforyloituu ribosyl yksikkö on kovalenttisesti toisiinsa., Puriinit syntetisoidaan kuitenkin ensin sokerimallista, johon rengassynteesi syntyy. Vertailukohtana, synteesejä ja puriini ja pyrimidiini nukleotidien suorittaa useita entsyymejä sytoplasmassa solu, ei sisällä erityisiä organelle. Nukleotidit hajoavat siten, että hyödyllisiä osia voidaan käyttää uudelleen synteesireaktioissa uusien nukleotidien luomiseksi.
Pyrimidiini ribonukleotidi synthesisEdit
värimaailma on seuraava: entsyymit, koentsyymejä, alustan nimet, epäorgaanisia molekyylejä
synteesi pyrimidines CTP ja UTP tapahtuu solulimassa ja alkaa muodostumista karbamoyyli fosfaatti glutamiini ja CO2. Seuraava, aspartaatti carbamoyltransferase kondensaatiota katalysoi reaktion välillä aspartaatti ja karbamoyyli fosfaatti muodostaa karbamoyyli asparagiinihappo, joka on cyclized osaksi 4,5-dihydroorotic hapon dihydroorotase. Jälkimmäinen muunnetaan orotaatiksi dihydroorotaattioksidaasin avulla., Net reaktio on:
(S)-Dihydroorotate + O2 → Orotaatti + H2O2
Orotaatti on kovalenttisesti linkitetty fosforyloitu ribosyl yksikkö. Kovalenttinen sidos välillä riboosi ja pyrimidiini tapahtuu asentoon C1-riboosi-yksikkö, joka sisältää pyrofosfaatti, ja N1 pyrimidiinirenkaan., Orotaatti phosphoribosyltransferase (PRPP transferaasin) katalysoi net reaktio saadaan orotidine monofosfaatti (OMP):
Orotaatti + 5-Phospho-α-D-riboosi 1-difosfaatti (PRPP) → Orotidine 5′-fosfaatti + Pyrofosfaatin
Orotidine-5′ – monofosfaatti on decarboxylated, jonka orotidine-5′-fosfaatti dekarboksylaasin muodostaa uridiini-monofosfaatti (UMP). PRPP transferaasin katalysoi sekä ribosylation ja dekarboksyloinnin reaktioita, jotka muodostavat UMP alkaen oroottihappo läsnä PRPP. UMP: sta saadaan muita pyrimidiininukleotideja., UMP fosforyloituu kahdella kinaasilla uridiinitrifosfaatiksi (UTP) kahden peräkkäisen ATP-reaktion kautta. Ensin valmistetaan UDP: n difosfaattia, joka puolestaan fosforyloidaan UTP: ksi. Molemmat vaiheet ovat ruokkineet ATP hydrolyysi:
ATP + UMP → ADP + UDP UDP + ATP → UTP + ADP
CTP on myöhemmin muodostettu amination UTP, jonka katalyyttinen aktiivisuus CTP-syntetaasia., Glutamiini on NH3-luovuttajan ja reaktio on ruokkivat ATP-hydrolyysi, liian:
UTP + Glutamiini + ATP + H2O → CTP + ADP + Pi
Sytidiinin monofosfaatti (CMP) on johdettu sytidiinin trifosfaatiksi (CTP) kanssa myöhemmin menetys kaksi fosfaatteja.
Puriini ribonukleotidi synthesisEdit
atomit, joita käytetään rakentaa puriini nukleotidit ovat peräisin eri lähteistä:
synteesi IMP., id=”61600a4286″>
N1 syntyy amiini ryhmä Asp
C2 ja C8 ovat peräisin formaatti
N3 ja N9 ovat vaikuttaneet amidi-ryhmän Gln
C4, C5 ja N7 ovat peräisin Gly
C6 tulee HCO3− (CO2)
de novo-synteesi puriini nukleotidit, jonka nämä esiasteet ovat osaksi puriini rengas etenee 10-askeleen polku haara-pisteen väli-IMP, nukleotidin pohja hypoksantiini., AMP ja GMP syntetisoidaan myöhemmin tästä välituotteesta erillisten, kaksivaiheisten reittien kautta. Näin ollen puriinimoita muodostuu aluksi osana ribonukleotideja eikä vapaina emäksinä.
IMP-synteesiin osallistuu kuusi entsyymiä. Kolme heistä ovat monipuolisia:
- GART (reaktiot 2, 3, ja 5)
- PAICS (reaktiot, 6, ja 7)
- ATIC (reaktiot, 9, ja 10)
reitti alkaa muodostumista PRPP. PRPS1 on entsyymi, joka aktivoi R5P, joka on muodostunut ensisijaisesti pentoosifosfaattireitin, että PRPP saattamalla se ATP., Reaktio on epätavallista, että pyrophosphoryl ryhmä on suoraan siirretään ATP C1 R5P ja, että tuote on α määritys siitä, C1. Tämä reaktio jakautuu myös TRP: n, His: n ja pyrimidiininukleotidien synteesiin. On merkittävä aineenvaihdunnan risteys ja vaativat paljon energiaa, tämä reaktio on erittäin säänneltyä.,
ensimmäinen reaktio ainutlaatuinen puriininukleotidi biosynteesi, PPAT katalysoi siirtymä PRPP on pyrofosfaatti ryhmä (PPi), jonka vaikutuksesta typen lahjoitti joko glutamiini (N) glysiini (N&C), aspartaatti (N), foolihappo (C1), tai CO2. Tämä on sitoutunut askel puriinisynteesissä. Reaktio tapahtuu inversio kokoonpano noin riboosi C1, muodostaen β-5-phosphorybosylamine (5-PRA) ja perustamisesta anomeric muodossa tulevaisuudessa nukleotidin.,
Seuraava, glysiini on otettu ruokkivat ATP-hydrolyysi, ja karboksyyliryhmä muodostaa amiini side NH2 aiemmin käyttöön. Yhden hiilen yksikön foolihappoa koentsyymi N10-formyyli-THF on sitten lisätty amino-ryhmä korvata glysiini seuraa sulkeminen imidatsoli-rengas. Seuraavaksi glutamiinista siirtyy toinen NH2-ryhmä glysiiniyksikön ensimmäiseen hiileen. Glysiiniyksikön toisen hiilen karboksylaatio lisätään samanaikaisesti. Tätä uutta hiiltä muunnetaan lisäämällä kolmas NH2-yksikkö, joka tällä kertaa siirtyy aspartaattijäämästä., Lopuksi, toinen-hiili-yksikön formyyli-THF on lisätty typpeä ryhmä ja rengas on kovalenttisesti suljettu muodostavat yhteisen puriini esiaste inosiini monofosfaatti (IMP).
Inosiinimonofosfaatti muuntuu adenosiinimonofosfaatiksi kahdessa vaiheessa. Ensimmäinen, hydrolyysin GTP polttoaineiden lisäksi aspartaatti, jotta MERIPOLITIIKAN adenylosuccinate synthase, korvaamalla karbonyyli hapen, typen ja muodostaa väli adenylosuccinate. Tämän jälkeen fumaraatti pilkkoutuu pois muodostaen adenosiinimonofosfaattia. Tätä vaihetta katalysoi adenylosukkinaattilyaasi.,
Inosiini monofosfaatti muunnetaan guanosiinimonofosfaatti hapettamalla IMP muodostaen xanthylate, jonka jälkeen lisäys on amino-ryhmä C2. Nad+ on hapettumisreaktiossa elektronin hyväksyjä. Amidiryhmän siirtymistä glutamiinista ruokkii ATP-hydrolyysi.
Pyrimidiini ja puriini degradationEdit
ihmisillä, joiden renkaat (C, T, U) voi hajota kokonaan CO2 ja NH3 (urean erittyminen). Kuten sanottu, purine rings (G, A) ei voi. Sen sijaan ne hajoavat metabolisesti inertiksi virtsahapoksi,joka poistuu elimistöstä., Virtsahappoa muodostuu, kun GMP jakautuu emäksiseen guaniiniin ja riboosiin. Guaniini deaminoituu ksantiiniksi, joka puolestaan hapettuu virtsahapoksi. Tämä viimeinen reaktio on peruuttamaton. Vastaavasti virtsahappoa voi muodostua AMP: n deaminoituessa IMP: ksi, josta riboosiyksikkö poistuu muodostaen hypoksantiinia. Hypoksantiini hapettuu ksantiiniksi ja lopulta virtsahapoksi. Sen sijaan virtsahapon eritystä, guaniini ja IMP voidaan käyttää kierrätystä varten ja nukleiinihappojen synteesiä läsnäolo PRPP-ja asat – (NH3 luovuttajan).