Nukleotider kan bli syntetisert av en rekke tiltak både in vitro og in vivo.
In vitro, beskytte grupper kan være brukt i laboratorium med produksjon av nukleotider. En renset nucleoside er beskyttet å opprette en phosphoramidite, som deretter kan brukes til å få analoger ikke finnes i naturen og/eller for å syntetisere et oligonukleotid.
In vivo, nukleotider kan bli syntetisert de novo eller resirkulert gjennom berge trasé., Komponentene som ble brukt i de novo nukleotid syntese er avledet fra biosynthetic utløpere av karbohydrater og aminosyremetabolismen, og fra ammoniakk og karbondioksid. Leveren er det viktigste organ for de novo syntese av alle fire nukleotider. De novo syntese av pyrimidines og puriner følger to forskjellige veier. Pyrimidines er syntetisert fra først aspartat og carbamoyl-fosfat i cytoplasma til felles forløper ring struktur orotic acid, på som en phosphorylated ribosyl enheten er kovalent bundet., Puriner, men er først syntetisert fra sukker mal på hvilke ringen syntese oppstår. For referanse, synteser av purin og pyrimidin nukleotider er utført av flere enzymer i cytoplasma av cellen, og ikke i en bestemt organell. Nukleotider gjennomgå fordelingen slik som nyttig deler kan brukes på nytt i syntese reaksjoner til å skape nye nukleotider.
Pyrimidin ribonucleotide synthesisEdit
farge ordningen er som følger: enzymer, koenzymer, substrat navn, uorganiske molekyler
syntese av pyrimidines CTP og UTP oppstår i cytoplasma og starter med dannelse av carbamoyl fosfat fra glutamin og CO2. Neste, aspartat carbamoyltransferase catalyzes en kondens reaksjon mellom aspartat og carbamoyl fosfat å danne carbamoyl asparaginsyre, som er cyclized til 4,5-dihydroorotic syre av dihydroorotase. Sistnevnte er konvertert til orotate av dihydroorotate oksidase., Netto reaksjon er:
(S)-Dihydroorotate + O2 → Orotate + H2O2
Orotate er kovalent bundet med en phosphorylated ribosyl enhet. Den covalent sammenhengen mellom ribose og pyrimidin oppstår i posisjon C1 av ribose-enhet, som inneholder en pyrophosphate, og N1 av pyrimidin ringen., Orotate phosphoribosyltransferase (PRPP transferase) catalyzes netto reaksjon som gir orotidine monophosphate (OMP):
Orotate + 5-Phospho-α-D-ribose 1-diphosphate (PRPP) → Orotidine 5′-fosfat + Pyrophosphate
Orotidine 5′-monophosphate er decarboxylated av orotidine-5′-fosfat decarboxylase å danne uridine monophosphate (ADLERSCHANZE). PRPP transferase catalyzes både ribosylation og decarboxylation reaksjoner, forming ADLERSCHANZE fra orotic syre i nærvær av PRPP. Det er fra ADLERSCHANZE at andre pyrimidin nukleotider er utledet., ADLERSCHANZE er phosphorylated av to kinases å uridine trifosfat (UTP) via to påfølgende reaksjoner med ATP. Først diphosphate fra UDP er produsert, noe som i sin tur er phosphorylated å UTP. Begge trinnene er drevet av ATP hydrolyse:
ATP + ADLERSCHANZE → ADP + UDP UDP + ATP → UTP + ADP
CTP er senere dannet av amination av UTP ved den katalytiske aktiviteten til CTP synthetase., Glutamin er den NH3 donor og reaksjonen er drevet av ATP hydrolyse også:
UTP + Glutamin + ATP + H2O → CTP + ADP + Pi
Cytidine monophosphate (CMP) er avledet fra cytidine trifosfat (CTP) med påfølgende tap av to fosfater.
Purin ribonucleotide synthesisEdit
atomene som er brukt til å bygge purin nukleotider komme fra en rekke kilder:
syntese av IMP., id=»61600a4286″>
N1 oppstår fra amin gruppe av Asp
C2 og C8 stammer fra formiat
N3 og N9 er bidratt av amide gruppe av Gln
C4, C5 og N7 er avledet fra Gly
C6 kommer fra HCO3− (CO2)
de novo syntese av purin nukleotider som disse forløperne er innlemmet i purin ring innbetalinger av en 10-trinn-veien til gren-punktet middels IMP, den nukleotid av base hypoxanthine., AMP og GMP er i utgangspunktet syntetisert fra dette mellomliggende via separat, to-trinns trasé. Dermed, purin moieties er først dannet som en del av ribonucleotid snarere enn som gratis baser.
Seks enzymer ta del i IMP syntese. Tre av dem er multifunksjonelle:
- GART (reaksjoner, 2, 3, og 5)
- PAICS (reaksjoner, 6, og 7)
- TISKE (reaksjoner, 9, og 10)
veien starter med dannelse av PRPP. PRPS1 er enzymet som aktiverer R5P, som er dannet først og fremst av pentose fosfat vei, for å PRPP ved å reagere på det med ATP., Reaksjonen er uvanlig i at en pyrophosphoryl gruppen er direkte overført fra ATP til C1 av R5P og at produktet har α-konfigurasjon om C1. Denne reaksjonen er også delt med trasé for syntese av Trp, Hans, og pyrimidin nukleotider. Å være på en stor metabolske kryss og krever mye energi, og denne reaksjonen er sterkt regulert.,
I den første reaksjonen er unike for purin nukleotid biosyntese, PPAT catalyzes forskyvning av PRPP er pyrophosphate gruppe (PPi) av en amide nitrogen donert fra enten glutamin (N), glysin (N&C), aspartat (N), folinsyre (C1), eller CO2. Dette er forpliktet trinn i purin-syntese. Reaksjonen oppstår med inversjon av konfigurasjon om ribose C1, og dermed danner β-5-phosphorybosylamine (5-PRA) og ved å etablere anomeric form av fremtiden nukleotid.,
Neste, en glysin er innarbeidet drevet av ATP hydrolyse, og carboxyl gruppe danner en amine bånd til NH2 tidligere innført. En en-karbon-enhet fra folsyre koenzym N10-formyl-THF er da lagt til amino gruppen av erstattet glysin etterfulgt av nedleggelsen av imidazole ringen. Neste, en andre NH2-gruppen er overført fra glutamin til den første karbon av glysin enhet. En carboxylation av andre karbon av glycin enheten er samtidig lagt til. Denne nye carbon er endret ved tillegg av en tredje NH2 enhet, denne gangen overført fra en aspartat rester., Til slutt, en andre-karbon-enhet fra formyl-THF er lagt til nitrogen group og ringen er covalently lukket for å danne felles purin forløper inosine monophosphate (IMP).
Inosine monophosphate er konvertert til adenosine monophosphate i to trinn. Første, GTP hydrolyse brensel tillegg av aspartat til IMP ved adenylosuccinate syntase, erstatte karbonyl oksygen for nitrogen og danner den mellomliggende adenylosuccinate. Fumarate er så kløyvde av forming adenosine monophosphate. Dette trinnet er catalyzed av adenylosuccinate lyase.,
Inosine monophosphate er konvertert til guanosinmonofosfat ved oksidasjon av IMP forming xanthylate, etterfulgt av innsetting av en amino gruppen på C2. NAD+ er electron akseptor i oksidasjon reaksjon. Den amide gruppen overføring fra glutamin er drevet hydrolyse av ATP.
Pyrimidin og purin degradationEdit
I mennesker, pyrimidin-ringene (C, T, U) kan være dårligere fullstendig til CO2 og NH3 (urea utskillelse). Som har blitt sagt, purin ringer (G, A) ikke kan. I stedet, de er degradert til metabolically inert urinsyre som deretter skilles ut fra kroppen., Urinsyre er dannet når GMP er delt inn i basen guanin og ribose. Guanin er deaminated å xantin som i sin tur er oksidert til urinsyre. Denne siste reaksjonen er irreversible. På samme måte, urinsyre kan bli dannet når FORSTERKEREN er deaminated til IMP som ribose-enheten er fjernet for å danne hypoxanthine. Hypoxanthine er oksidert til xantin og til slutt til urinsyre. I stedet utskillelsen av urinsyre, guanin og IMP kan brukes til resirkulering og nukleinsyre syntese i nærvær av PRPP og aspartat (NH3 giver).