a nukleotidok különféle eszközökkel szintetizálhatók mind in vitro, mind in vivo.
In vitro a nukleotidok laboratóriumi előállítása során védőcsoportokat lehet alkalmazni. A tisztított nukleozid védve van egy foszforamidit létrehozásához, amelyet ezután felhasználhatnak a természetben nem található analógok előállítására és/vagy oligonukleotid szintézisére.
in vivo, a nukleotidok szintetizálhatók de novo vagy újrahasznosíthatók a mentési útvonalakon keresztül., A De novo nukleotid szintézisében használt komponensek a szénhidrát-és aminosav-metabolizmus bioszintetikus prekurzoraiból, valamint ammóniából és szén-dioxidból származnak. A máj mind a négy nukleotid de novo szintézisének fő szerve. A pirimidinek és purinok de novo szintézise két különböző utat követ. A pirimidineket először a citoplazmában lévő aszpartátból és karbamoil-foszfátból szintetizálják a közös prekurzor gyűrűs szerkezetű orotsavhoz, amelyre foszforilált ribozil egység kovalensen kapcsolódik., A purinokat azonban először a cukorsablonból szintetizálják, amelyre a gyűrűszintézis bekövetkezik. Referenciaként a purin és a pirimidin nukleotidok szintézisét több enzim végzi a sejt citoplazmájában, nem egy specifikus organellán belül. A nukleotidok lebomlanak, így a hasznos részek újra felhasználhatók szintézis reakciókban új nukleotidok létrehozása érdekében.
pirimidin ribonukleotid szintetizátorszerkesztés
a színséma a következő: enzimek, koenzimek, szubsztrátnevek, szervetlen molekulák
a pirimidinek CTP és UTP szintézise a citoplazmában történik, és karbamoil-foszfát képződésével kezdődik glutaminból és CO2-ból. Ezután az aszpartát-karbamoil-transzferáz kondenzációs reakciót katalizál az aszpartát és a karbamoil-foszfát között, hogy karbamoil-aszparaginsavat képezzen, amelyet dihidroorotáz 4,5-dihidroorotikus savvá ciklizál. Ez utóbbit dihidroorotát-oxidáz orotátná alakítja., A nettó reakció:
(S)-Dihidroorotát + O2 → orotát + H2O2
az orotát kovalensen kapcsolódik egy foszforilált ribozil egységhez. A ribóz és a pirimidin közötti kovalens kapcsolat a pirofoszfátot tartalmazó ribóz egység C1-es pozíciójában, a pirimidin gyűrű N1-es pozíciójában alakul ki., Az orotát-foszforiboziltranszferáz (PRPP transzferáz) katalizálja az orotidin-monofoszfátot (OMP) eredményező nettó reakciót:
orotát + 5-foszfo-α-D-ribóz 1-difoszfát (PRPP) → Orotidin 5′-foszfát + pirofoszfát
Orotidin 5′-a monofoszfátot az orotidin-5′ – foszfát dekarboxiláz dekarboxilálja uridin-monofoszfát (UMP) képződéséhez. A PRPP transzferáz katalizálja mind a ribozilációs, mind a dekarboxilációs reakciókat, az UMP-t orotsavból prpp jelenlétében képezve. Az UMP-ből más pirimidin nukleotidok származnak., Az UMP-t két kináz foszforilálja uridin-trifoszfátra (UTP) két egymást követő ATP-reakcióval. Először az UDP-ből származó difoszfátot állítják elő, amely viszont foszforilált UTP-re. Mindkét lépést ATP hidrolízis táplálja:
ATP + UMP → ADP + UDP UDP + ATP → UTP + ADP
a CTP-t ezt követően az UTP katalitikus aktivitásával a CTP-szintetáz aminációjával alakítják ki., A glutamin az NH3 donor, és a reakciót ATP hidrolízis is táplálja:
UTP + glutamin + ATP + H2O → CTP + ADP + Pi
citidin-monofoszfát (CMP) citidin-trifoszfátból (CTP) származik, két foszfát későbbi elvesztésével.
purin ribonukleotid szintetizációszerkesztés
a purin nukleotidok felépítéséhez használt atomok különböző forrásokból származnak:
az IMP szintézise., id=”61600a4286″>
N1 ered, amin a csoport Asp
C2, valamint C8 származnak formiát
N3, valamint N9 vagy hozzájárult a amid csoport Zin
C4, C5, valamint N7 származnak, Glicin
C6 származik, HCO3− (CO2 -)
A de novo szintézis a purin nukleotid, amely ezeket a prekurzorok beépítik a purin gyűrű bevétel 10-lépés út az ág-pont köztes IMP, a nukleotid az alap hipoxantin., Az AMP-t és a GMP-t ezt követően külön, kétlépcsős úton szintetizálják ebből a közbenső anyagból. Így a purinfajták kezdetben a ribonukleotidok részeként alakulnak ki, nem pedig szabad bázisokként.
hat enzim vesz részt az IMP szintézisben. Három multifunkcionális:
- GART (reakciók, 2, 3, 5)
- PAICS (reakciók, 6, 7)
- MATIKUS (reakciók, 9, 10)
Az út azzal kezdődik, hogy a kialakulását PRPP. A PRPS1 az az enzim, amely aktiválja az R5P-t, amelyet elsősorban a pentóz-foszfát út képez, a PRPP-hez az ATP-vel való reagálással., A reakció szokatlan, mivel egy pirofoszforilcsoport közvetlenül átkerül az ATP-ből az R5P C1-be, és hogy a termék α-konfigurációja a C1 körül van. Ezt a reakciót a Trp, az His és a pirimidin nukleotidok szintézisének útvonalaival is megosztjuk. Mivel egy nagy anyagcsere crossroad igénylő sok energiát, ez a reakció erősen szabályozott.,
a purin nukleotid bioszintézisére jellemző első reakcióban a PPAT katalizálja a PRPP pirofoszfátcsoportjának (PPi) elmozdulását egy glutamin (N), glicin (N&C), aszpartát (N), folsav (C1) vagy CO2 által adományozott amid nitrogén által. Ez a purinszintézis elkötelezett lépése. A reakció a ribóz C1 konfigurációjának inverziójával történik, ezáltal β-5-foszforibozilamin (5-PRA) képződik, amely létrehozza a jövő nukleotid anomerikus formáját.,
ezután egy glicint építenek be ATP hidrolízissel, és a karboxilcsoport aminkötést képez a korábban bevezetett NH2-vel. Ezután az N10-formil-THF folsav koenzimből egy szén-dioxid-egységet adunk a szubsztituált glicin aminosavcsoportjához, majd az imidazol gyűrű bezárásához. Ezután egy második NH2 csoport kerül át a glutaminról a glicin egység első szénére. A glicin egység második szénének karboxilációját egyidejűleg adják hozzá. Ezt az új szenet egy harmadik NH2 egység hozzáadásával módosítják, ezúttal egy aszpartát maradékból., Végül a nitrogéncsoporthoz egy másik, formil-THF-ből származó egyszénegységet adnak, és a gyűrű kovalensen zárva van, hogy a közös purin prekurzor inozin-monofoszfát (IMP) alakuljon ki.
az inozin-monofoszfát két lépésben adenozin-monofoszfáttá alakul. Először is, a GTP-hidrolízis az aszpartát adenil-szukcinát-szintázzal történő IMP-hez való hozzáadását, a karbonil-oxigén nitrogénnel való helyettesítését és a közbenső adenil-szukcinátot képezi. A fumarát ezután lebontja az adenozin-monofoszfát képződését. Ezt a lépést az adenil-szukcinát-lyáz katalizálja.,
az inozin-monofoszfát guanozin-monofoszfáttá alakul át az IMP xantilát oxidációjával, amelyet egy amino-csoport C2-re történő behelyezése követ. A NAD+ az elektron akceptor az oxidációs reakcióban. A glutaminból származó amidcsoport-transzfert ATP hidrolízis táplálja.
pirimidin és purin lebontásszerkesztés
emberben a pirimidingyűrűk (C, T, U) teljesen CO2-re és NH3-ra (karbamid kiválasztás) lebonthatók. Ezt mondták, a purin gyűrűk (g, A) nem tudnak. Ehelyett lebontják a metabolikusan inert húgysavvá, amely ezután kiválasztódik a szervezetből., A húgysav akkor keletkezik, amikor a GMP az alap guaninra és ribózra oszlik. A guanint xantinra dezaminálják, amely viszont húgysavvá oxidálódik. Ez az utolsó reakció visszafordíthatatlan. Hasonlóképpen, húgysav alakulhat ki, ha az AMP-t az IMP-hez dezaminálják, ahonnan a ribóz egységet eltávolítják hipoxantin képződéséhez. A hipoxantin xantinná, végül húgysavvá oxidálódik. A húgysavszekréció helyett a guanin és az IMP újrahasznosítási célokra, valamint a nukleinsavszintézis prpp és aszpartát (NH3 donor) jelenlétében alkalmazható.