les nucléotides peuvent être synthétisés par divers moyens in vitro et in vivo.
In vitro, des groupes protecteurs peuvent être utilisés lors de la production en laboratoire de nucléotides. Un nucléoside purifié est protégé pour créer une phosphoramidite, qui peut ensuite être utilisée pour obtenir des analogues introuvables dans la nature et/ou pour synthétiser un oligonucléotide.
In vivo, les nucléotides peuvent être synthétisés de novo ou recyclés par des voies de récupération., Les composants utilisés dans la synthèse de nucléotides de novo sont dérivés de précurseurs biosynthétiques du métabolisme des glucides et des acides aminés, ainsi que de l’ammoniac et du dioxyde de carbone. Le foie est l’organe principal de la synthèse de novo des quatre nucléotides. La synthèse de novo des pyrimidines et des purines suit deux voies différentes. Les Pyrimidines sont d’abord synthétisées à partir de l’aspartate et du carbamoyl-phosphate dans le cytoplasme vers la structure du cycle précurseur commun, l’acide orotique, sur lequel une unité ribosyle phosphorylée est liée de manière covalente., Les Purines, cependant, sont d’abord synthétisées à partir du gabarit de sucre sur lequel se produit la synthèse annulaire. Pour référence, les synthèses des nucléotides purine et pyrimidine sont réalisées par plusieurs enzymes dans le cytoplasme de la cellule, et non dans un organite spécifique. Les nucléotides subissent une dégradation telle que des parties utiles peuvent être réutilisées dans des réactions de synthèse pour créer de nouveaux nucléotides.
Pyrimidine ribonucléotide synthesisEdit
la palette de couleurs est la suivante: enzymes, coenzymes, noms de substrats, molécules inorganiques
la synthèse des pyrimidines CTP et UTP se produit dans le cytoplasme et commence par la formation de carbamoyl phosphate à partir de glutamine et de CO2. Ensuite, l’aspartate carbamoyltransférase catalyse une réaction de condensation entre l’aspartate et le carbamoyl phosphate pour former de l’acide carbamoyl aspartique, qui est cyclisé en acide 4,5-dihydroorotique par la dihydroorotase. Ce dernier est converti en orotate par la dihydroorotate oxydase., La réaction nette est la suivante:
(S)-Dihydroorotate + O2 → Orotate + H2O2
l’Orotate est lié de manière covalente avec une unité ribosyle phosphorylée. La liaison covalente entre le ribose et la pyrimidine se produit à la position C1 de l’unité ribose, qui contient un pyrophosphate, et N1 du cycle pyrimidine., L’Orotate phosphoribosyltransférase (PRPP transférase) catalyse la réaction nette donnant l’orotidine monophosphate (OMP):
Orotate + 5-Phospho-α-D-ribose 1-diphosphate (PRPP) → Orotidine 5′-phosphate + Pyrophosphate
L’Orotidine 5′-monophosphate est décarboxylée par l’orotidine-5′-phosphate décarboxylase pour former uridine monophosphate (UMP). La prpp transférase catalyse à la fois les réactions de ribosylation et de décarboxylation, formant de L’UMP à partir de l’acide orotique en présence de PRPP. C’est à partir de L’UMP que d’autres nucléotides de pyrimidine sont dérivés., L’UMP est phosphorylée par deux kinases en uridine triphosphate (UTP) via deux réactions séquentielles avec L’ATP. Tout d’abord, le diphosphate d’UDP est produit, qui à son tour est phosphorylé en UTP. Les deux étapes sont alimentées par l’hydrolyse de L’ATP:
ATP + UMP → ADP + UDP UDP + ATP → UTP + ADP
le CTP est ensuite formé par l’amination de L’UTP par l’activité catalytique de la CTP synthétase., La Glutamine est le donneur de NH3 et la réaction est également alimentée par l’hydrolyse de L’ATP:
UTP + Glutamine + ATP + H2O → CTP + ADP + Pi
la Cytidine monophosphate (CMP) est dérivée de la cytidine triphosphate (CTP) avec perte ultérieure de deux phosphates.
Purine ribonucléotide synthesisEdit
Les atomes qui sont utilisés pour construire les nucléotides puriques proviennent d’une variété de sources:
La synthèse de l’IMP., id= »61600a4286″>
N1 provient du groupe amine D’Asp
C2 et C8 proviennent du formiate
N3 et N9 sont apportés par le groupe amide de Gln
C4, C5 et N7 sont dérivés de Gly
C6 provient de HCO3− (CO2)
la synthèse de novo des nucléotides de purine par laquelle ces précurseurs sont incorporés dans le cycle de purine se déroule par une voie en 10 étapes vers le point intermédiaire de branche IMP, le nucléotide de la base hypoxanthine., L’AMP et les BPF sont ensuite synthétisés à partir de cet intermédiaire par des voies séparées en deux étapes. Ainsi, les fractions de purines sont initialement formées dans le cadre des ribonucléotides plutôt que sous forme de bases libres.
Six enzymes participent à la synthèse de L’IMP. Trois d’entre eux sont multifonctionnels:
- GART (réactions 2, 3, et 5)
- PAICS (réactions de 6, et 7)
- l’ATIC (réactions 9, et 10)
La voie commence avec la formation de RPAC. PRPS1 est l’enzyme qui active le R5P, qui est formé principalement par la voie du pentose phosphate, au PRPP en le faisant réagir avec de l’ATP., La réaction est inhabituelle en ce qu’un groupe pyrophosphoryle est directement transféré de L’ATP à C1 de R5P et que le produit a la configuration α autour de C1. Cette réaction est également partagée avec les voies de synthèse du Trp, du His et des nucléotides de pyrimidine. Étant sur un carrefour métabolique majeur et nécessitant beaucoup d’énergie, cette réaction est très régulée.,
dans la première réaction unique à la biosynthèse des nucléotides purines, le PPAT catalyse le déplacement du groupe pyrophosphate (PPi) du PRPP par un azote amide donné soit par la glutamine (N), La glycine (n&C), l’aspartate (N), l’acide folique (C1) ou le CO2. C’est l’étape engagée dans la synthèse des purines. La réaction se produit avec l’inversion de configuration autour du ribose C1, formant ainsi la β-5-phosphorybosylamine (5-PRA) et établissant la forme anomérique du futur nucléotide.,
ensuite, une glycine est incorporée alimentée par l’hydrolyse de L’ATP, et le groupe carboxyle forme une liaison amine avec le NH2 précédemment introduit. Une unité à un carbone provenant de la coenzyme N10-formyl-THF de l’acide folique est ensuite ajoutée au groupe amino de la glycine substituée, suivie de la fermeture du cycle imidazole. Ensuite, un deuxième groupe NH2 est transféré de la glutamine au premier carbone de l’unité glycine. Une carboxylation du second carbone de l’unité glycine est ajoutée de manière concomitante. Ce nouveau carbone est modifié par l’ajout d’une troisième unité de NH2, cette fois transférée à partir d’un résidu d’aspartate., Enfin, une seconde unité à un carbone de formyl-THF est ajoutée au groupe azote et le cycle est fermé de manière covalente pour former le précurseur commun de la purine, l’inosine monophosphate (IMP).
L’Inosine monophosphate est convertie en adénosine monophosphate en deux étapes. Tout d’abord, l’hydrolyse du GTP alimente l’addition d’aspartate à IMP par l’adénylosuccinate synthase, substituant l’oxygène carbonyle à un azote et formant l’adénylosuccinate intermédiaire. Le Fumarate est ensuite clivé pour former de l’adénosine monophosphate. Cette étape est catalysée par l’adénylosuccinate lyase.,
L’Inosine monophosphate est convertie en guanosine monophosphate par oxydation du XANTHYLATE formant un IMP, suivie de l’insertion d’un groupe amino en C2. NAD+ est l’accepteur d’électrons dans la réaction d’oxydation. Le transfert du groupe amide de la glutamine est alimenté par l’hydrolyse de l’ATP.
dégradation de la Pyrimidine et de la purinedit
chez l’homme, les cycles de la pyrimidine (C, T, U) peuvent être complètement dégradés en CO2 et NH3 (excrétion d’urée). Cela étant dit, les anneaux de purine (G, A) ne peuvent pas. Au lieu de cela, ils sont dégradés en acide urique métaboliquement inerte qui est ensuite excrété du corps., L’acide urique est formé lorsque le GMP est divisé en la base guanine et ribose. La Guanine est désaminée en xanthine qui à son tour est oxydée en acide urique. Cette dernière réaction est irréversible. De même, l’acide urique peut être formé lorsque L’AMP est désaminé en IMP à partir duquel l’Unité de ribose est retirée pour former de l’hypoxanthine. L’Hypoxanthine est oxydée en xanthine et enfin en acide urique. Au lieu de la sécrétion d’acide urique, la guanine et L’IMP peuvent être utilisées à des fins de recyclage et de synthèse d’acide nucléique en présence de PRPP et d’aspartate (donneur de NH3).