nucleótidos podem ser sintetizados por uma variedade de meios, tanto in vitro como in vivo.In vitro, podem utilizar-se grupos protectores durante a produção laboratorial de nucleótidos. Um nucleósido purificado é protegido para criar um fosforamidite, que pode então ser usado para obter análogos não encontrados na natureza e/ou para sintetizar um oligonucleótido.In vivo, os nucleótidos podem ser sintetizados de novo ou reciclados através de vias de recuperação., Os componentes utilizados na síntese dos nucleótidos de novo são derivados dos precursores biossintéticos do metabolismo dos hidratos de carbono e dos aminoácidos, bem como do amoníaco e do dióxido de carbono. O fígado é o principal órgão da síntese de novo dos quatro nucleótidos. A síntese de novo das pirimidinas e purinas segue duas vias diferentes. As pirimidinas são sintetizadas primeiro a partir de aspartato e carbamoíl-fosfato no citoplasma para a estrutura percursora comum do ácido orótico, na qual uma unidade de ribosil fosforilada é covalentemente ligada., Purinas, no entanto, são sintetizadas pela primeira vez a partir do modelo de açúcar no qual a síntese do anel ocorre. Para referência, as sínteses dos nucleótidos purina e pirimidina são realizadas por várias enzimas no citoplasma da célula, não dentro de uma organela específica. Os nucleótidos sofrem um colapso tal que partes úteis podem ser reutilizadas em reações de síntese para criar novos nucleótidos.
Pirimidina fórmula química synthesisEdit
O esquema de cores é o seguinte: enzimas, coenzimas, substrato nomes, moléculas inorgânicas
A síntese do pyrimidines CTP e UTP ocorre no citoplasma, e começa com a formação de carbamoyl fosfato a partir da glutamina e de CO2. Em seguida, a aspartato carbamoiltransferase catalisa uma reação de condensação entre aspartato e carbamoilfosfato para formar ácido carbamoíl aspártico, que é ciclizado em ácido 4,5-di-hidroorótico pela di-hidroorotase. Este último é convertido em orotato por Di-hidroorotato oxidase., A reação líquida é:
(S)-Di-Hidroorotato + O2 → orotato + H2O2
orotato é covalentemente ligado com uma unidade ribosil fosforilada. A ligação covalente entre a ribose e a pirimidina ocorre na posição C1 da unidade ribose, que contém um pirofosfato, e N1 do anel pirimidina., Orotato phosphoribosyltransferase (PRPP transferase) catalisa a net reação produzindo orotidine monofosfato cíclico (OMP):
Orotato + 5-Phospho-α-D-ribose 1-difosfato (PRPP) → Orotidine 5′-fosfato + Pirofosfato
Orotidine 5′-monofosfato é decarboxylated por orotidine-5′-fosfato descarboxilase para formar uridine monofosfato cíclico (UMP). PRPP transferase catalisa ambas as reações de ribosilação e decarboxilação, formando UMP a partir de ácido orótico na presença de PRPP. É de UMP que outros nucleótidos pirimidina são derivados., A UMP é fosforilada por duas cinases a trifosfato de uridina (UTP) através de duas reacções sequenciais com ATP. Em primeiro lugar, o difosfato de UDP é produzido, que por sua vez é fosforilado para UTP. Ambos os passos são alimentados por hidrólise de ATP:
ATP + UMP → ADP + UDP UDP + ATP → UTP + ADP
CTP é posteriormente formado pela aminação de UTP pela atividade catalítica da CTP sintetase., A glutamina é o doador NH3 e a reação é alimentada por hidrólise ATP, também:
UTP + Glutamina + ATP + H2O → CTP + ADP + Pi
monofosfato de citidina (CMP) é derivado do trifosfato de citidina (CTP) com subsequente perda de dois fosfatos.
Purina fórmula química synthesisEdit
Os átomos que são usados para construir os nucleotídeos de purina vir de uma variedade de fontes:
A síntese do IMP., id=”61600a4286″>
N1 surge a partir da amina grupo de Asp
C2 e C8 originam de peso
N3 e N9 são compartilhados pelo grupo amida da Gln
C4, C5 e N7 são derivados a partir de Gly
C6 vem de HCO3− (CO2)
O de novo a síntese de nucleotídeos de purina por que esses precursores são incorporados ao anel de purina produto por um 10-etapa de caminho para o ramo de ponto intermediário IMP, os nucleotídeos da base hypoxanthine., A AMP e a GMP são subsequentemente sintetizadas a partir deste intermediário através de vias separadas e de duas etapas. Assim, as moléculas de purina são inicialmente formadas como parte dos ribonucleotídeos ao invés de como bases livres.seis enzimas participam na síntese da PMI. Três deles são multifuncionais:
- GART (reações 2, 3, e 5)
- PAICS (reações 6 e 7)
- ATIC (reações 9 e 10)
O caminho inicia-se com a formação de PRPP. O PRPS1 é a enzima que activa o R5P, que é formado principalmente pela via do fosfato de pentose, para o PRPP, reagindo-o com o ATP., A reação é incomum na medida em que um grupo pirofosforilo é diretamente transferido de ATP para C1 de R5P e que o produto tem a configuração α sobre C1. Esta reação também é compartilhada com as vias para a síntese de Trp, seus e os nucleotídeos pirimidina. Estando em uma grande encruzilhada metabólica e exigindo muita energia, esta reação é altamente regulada.,
Na primeira reação única de nucleotídeos de purina biossíntese, PPAT catalisa o deslocamento de PRPP do pirofosfato de grupo (PPi) uma amida de nitrogênio doados a partir de glutamina (N), glicina (N&C), aspartato aminotransferase (N), ácido fólico (C1), ou CO2. Este é o passo comprometido na síntese de purina. A reação ocorre com a inversão da configuração Sobre a ribose C1, formando assim β-5-fosforibosilamina (5-PRA) e estabelecendo a forma anomérica do nucleótido futuro.,
a seguir, uma glicina é incorporada por hidrólise de ATP, e o grupo carboxilo forma uma ligação amina ao NH2 anteriormente introduzido. Adiciona-se então uma unidade de carbono da coenzima de ácido fólico N10-formil-THF ao grupo amino da glicina substituída, seguida do encerramento do anel imidazole. Em seguida, um segundo grupo NH2 é transferido da glutamina para o primeiro carbono da unidade glicina. Adiciona-se concomitantemente uma carboxilação do segundo carbono da unidade de glicina. Este novo carbono é modificado pela adição de uma terceira unidade NH2, desta vez transferida de um resíduo de aspartato., Finalmente, uma segunda unidade de um carbono do formil-TF é adicionada ao grupo nitrogênio e o anel é covalentemente fechado para formar o precursor comum de purina monofosfato de inosina (IMP).o monofosfato de inosina é convertido em monofosfato de adenosina em duas etapas. Em primeiro lugar, a hidrólise do GTP alimenta a adição de aspartato ao IMP por adenilosuccinato sintase, substituindo o oxigénio carbonilo por um azoto e formando o adenilosuccinato intermédio. O fumarato é então clivado formando monofosfato de adenosina. Este passo é catalizado pela adenilosuccinato liase.,o monofosfato de inosina é convertido em monofosfato de guanosina pela oxidação do xantilato formador de IMP, seguida pela inserção de um grupo amino em C2. NAD+ é o aceitador de elétrons na reação de oxidação. A transferência do grupo amida da glutamina é alimentada por hidrólise ATP.
pirimidina e degradationEdit purina
no ser humano, os anéis de pirimidina (C, T, U) podem degradar-se completamente em CO2 e NH3 (excreção da ureia). Dito isto, anéis de purina (G, A) não podem. Em vez disso, eles são degradados para o ácido úrico metabolicamente inerte que é então excretado pelo corpo., O ácido úrico é formado quando a GMP é dividida na base guanina e ribose. A guanina é desaminada a xantina, que por sua vez é oxidada em ácido úrico. Esta última reacção é irreversível. Da mesma forma, o ácido úrico pode ser formado quando AMP é desaminado para IMP a partir do qual a unidade ribose é removida para formar hipoxantina. A hipoxantina é oxidada em xantina e finalmente em ácido úrico. Em vez de secreção de ácido úrico, guanina e IMP podem ser usados para fins de reciclagem e síntese de ácido nucleico na presença de PRPP e aspartato (doador NH3).