2 Биосинтез пуриновых нуклеотидов: схема процесса и регуляция           

                Синтез пуриновых нуклеотидов происходит путем сборки пуринового кольца на рибозо-5-фосфате. Пуриновое кольцо собирается из мелких фрагментов, которые поставляются различными соединениями: Глн, Гли, Асп, СО2, N5, N10-метенилтетрагидрофолат, N10-формилтетрафол.

    CО2                                   N                               Глицин

 

Аспартат         N                                     N5, N10-метенилтетра-                                                                                          гидрофолат

 

N10-формил-

тетрафолат

                                    N             NH                        

                                                         

глутамин

                Синтез пурновой циклической структуры – это сложный процесс. По сложности и числу промежуточных продуктов он сопоставим с важнейшими метаболическими процессами, н.р., гликолизом.

                Исходными соединениями при синтезе пуринов служит активированная форма рибозы – фосфорибозил–пирофосфат (ФРПФ). Далее происходят синтез и замыкание гетероцикла с участием вышеперечисленных соединений и образуется пуриновый нуклеотид инозиновой кислоты (ИМФ). Из ИМФ синтезируются адениловые и гуаниловые пуриновые нуклеотиды:

 

АМФ (аденилат) – при присоединении NН2–группы аспартат в 6–м положении

ИМФ                                                              

ГМФ (гуанилат) –   при окислении с после–дующим присоединением NН2–группы     глутамина во 2-м положении

 

Схема синтеза пуриновых нуклеотидов из ИМФ представлена ниже.

                                        Рибозо-5-ф

                                АТФ, ГТФ

 

ФРПФ

ИМФ,АМФ,

ГМФ

          ИМФ              

                  Аспартат                                               Н2О

                                                                ГТФ                        

           НАД  

ГДФ+Фн

                                                                НАДН2

  -                                        -         -                                                        

            Аденилосукцинат                   Ксантинмонофосфат

                                                                   АТФ          глутамин                                                                                             -

    

                                                        АМФ+Фн                     глутамат

      Фумарат

 

                    АМФ                                                           ГМФ

      АТФ                                                      АТФ

 

                                                                                             АДФ

              

                           

                  2 АДФ                                                ГДФ        

                                                                                                                         АТФ

                                                                        

         АДФ

                                                                                             

                    АТФ                                                   ГТФ

 

Регуляция синтеза пуриновых нуклеотидов

Синтез пуриновых нуклеотидов регулируется ключевыми ферментами, активность которых зависит от концентрации конечных и некоторых промежуточных продуктов, т.е. при контроле синтеза реализуется один из механизмов - регуляция по принципу отрицательной обратной связи:

1)             АТФ, ГМФ ингибируют образование ФРПФ                    (угнетают активность 5–фосфорибозил–1–пирофосфатсинтазы);

2)             ИМФ, АМФ, ГМФ – ингибируют образование фосфорибозиламина - это наиболее важный пункт контроля (угнетают активность глутамин–ФРПФ–амидотрансферазы);

3)             АМФ ингибирует образование аденилосукцината, который является промежуточным продуктом его синтеза, а ГМФ  - ксантинмонофосфата;

АМФ ингибирует образование ксантинмонофосфата при синтезе ГМФ, а ГМФ, в свою очередь, угнетает образование аденилосукцината, который является промежуточным продуктом синтеза АМФ. Т.о. изменения концентрации АМФ влияют на синтез ГМФ и наоборот;

АТФ может активировать процессы синтеза ГМФ также на этапе образования ксантинмонофосфата, а ГТФ - активировать образование аденилосукцината.

                Указанные механизмы изображены на схеме, иллюстрирующей превращение ИМФ в АМФ и ГМФ (см. выше).

В клетках организма существует механизм синтеза нуклеотидов, которые обеспечивают повторное использование пуриновых азотистых оснований – это путь реутилизации, или «путь спасения» азотистых оснований.

Основные ферменты, участвующие в этих процессах:

1)             аденинфосфорибозилтрансфераза, катализирует реакцию:

Аденин  + ФРПФ  АМФ + ФФ;

2)             гипоксантин-гуанинфосфорибозилтрансфераза, катализирует реакции:

гуанин + ФРПФ   ГМФ + ФФн,

гипоксантин + ФРПФ  ИМФ + ФФн.