BIOSYNTEZA PIRYMIDYN
Jako pierwszy powstaje pierścien
pirymidynowy, który następnie łączy się z
rybozofosforanem i powstaje nukleotyd
Enzymy syntetyzujące karbamoilofosforan
Syntetazy karbamoilofosforanowe – CPS
• Do syntezy mocznika w mitochondrium CPS-I
• Do biosyntezy pirymidyn - w cytoplazmie – CPS-II
•
Różnica w donorze azotu; dla formy cytozolowej
glutamina, a nie NH
4
+
;
• N-acetyloglutaminian nie jest aktywatorem
allosterycznym tej reakcji
POCHODZENIE ATOMÓW PIERŚCIENIA PIRYMIDYNOWEGO
POCHODZENIE ATOMÓW PIERŚCIENIA PIRYMIDYNOWEGO
BIOSYNTEZA PIRYMIDYN
BIOSYNTEZA PIRYMIDYN
BIOSYNTEZA PIRYMIDYN
Karbamoilotransferaza
Karbamoilotransferaza
asparaginianowa
asparaginianowa
- ATC-aza
- ATC-aza
enzym regulacyjny
enzym regulacyjny
karbamoilotransferaza
karbamoilotransferaza
asparaginianowa -
asparaginianowa -
ATC-aza
ATC-aza
•
Hamowany
na zasadzie
sprzężenia
zwrotnego
przez
CTP
;
• w przeciwieństwie
ATP
jest
aktywatorem
;
• obydwa konkurują o wiązanie z miejscem
regulacyjnym
enzymu
Znaczenie
Znaczenie
tej regulacji:
tej regulacji:
•
aktywacja przez ATP sygnalizuje, że istnieje energia do
aktywacja przez ATP sygnalizuje, że istnieje energia do
replikacji
replikacji
DNA;
DNA;
•
hamowanie przez CTP, w obecności nadmiaru
hamowanie przez CTP, w obecności nadmiaru
nukleotydów
nukleotydów
pirymidynowych nie dojdzie do
pirymidynowych nie dojdzie do
zbędnej syntezy N-karbamoilo-
zbędnej syntezy N-karbamoilo-
fosforanu i strat energii
fosforanu i strat energii
ATC-aza zbudowana jest z podjednostek
katalitycznych
i
regulacyjnych
, które
oddziaływując na siebie przyczyniają się do
powstania właściwości
allosterycznych
allosterycznych
BIOSYNTEZA PIRYMIDYN
aminacja CTP daje
UTP
• u ssaków donorem
NH
3
jest grupa
amidowa
glutaminy
(u E.coli NH
4
+
)
• ssaki unikają
dużego stężenia
NH
4
+
w osoczu;
wytwarzają go in situ
z glutaminy
REGULACJA BIOSYNTEZY PIRYMIDYN
Inhibicja przez sprzężenie zwrotne
Syntetaza karbamolilofosoforanowa
(+)UTP
(-) nukleotydy purynowe, PP rybozo-P
Karbamoilotransferaza
asparaginianowa (ATCaza)
(-) CTP allosterycznie
Regulacja biosyntezy pirymidyn
Regulacja biosyntezy pirymidyn
redukcja przy C2 rybozy
reduktaza rybonukleotydowa
SYNTEZA DEOKSYRYBONUKLEOTYDÓW
Przeniesienie elektronów z NADPH na grupy
hydrosulfidowe reduktazy rybonukleotydowej
przy udziale
TIOREDOKSYNY
TIOREDOKSYNY
– białko o m.cz. 12 kDa z dwoma
resztami cysteiny leżącymi blisko siebie; wszystkie
tioredoksyny zawierają sekwencje
-Trp –Cys-Gly-Pro-
Cys
;
RYBONUKLEOZYDODIFOSFORAN
NADPH + H
+
NADP
+
+ H
2
O
DEOKSY RYBONUKLEOZYDODIFOSFORAN
reduktaza rybonukleotydowa
• enzym rodnikowy Stryer str. 799
•
allosteryczny
allosteryczny
• enzym zawiera
dwa
dwa
miejsca
miejsca allosteryczne:
jedno reguluje ogólną aktywność enzymu;
drugie
specyficzność
specyficzność
substratową
substratową
• całkowita aktywność katalityczna
hamowany przez dATP
;
aktywowany przez ATP
SYNTEZA DEOKSYRYBONUKLEOTYDÓW
Reduktaza rybonukleotydowa
Reduktaza rybonukleotydowa
• katalizuje utlenienie reszt SH do S-S;
• zredukowana tioredoksyna jest
regenerowana przez
przeniesienie elektronów z NADPH;
• reakcję katalizuje flawoproteina
– reduktaza tioredoksynowa;
elektrony przeniesione na związany z
reduktazą FAD a potem na dwusiarczek
utlenionej tioredoksyny
Tioredoksyna jest donorem elektronów nie tylko dla
redukcji rybonukleotydów ale odgrywa rolę w
reakcjach ciemnych fotosyntezy
R
EDUKTAZA
RYBONUKLEOTYDOWA
REDUKTAZA
TIOREDOKSYNY
Difosforan
rybonukleozydu
Difosforan
2-
dezoksyrybonukleozydu
Tioredoksyna
zredukowana
Tioredoksyna
utleniona
NADP
+
NADPH + H
+
Wit B
12
U niektórych
bakterii
Nie u ssaków
UKŁAD ENZYMATYCZNY TIOREDOKSYNY
POWSTAWANIE dTMP
POWSTAWANIE dTMP
• Uracyl nie jest składnikiem DNA
• DNA zawiera tyminę – metylowany analog uracylu
•
dTMP powstaje przez metylację dUMP
tetrahydrofolian musi zostać zregenerowany z dihydrofolianu
reduktaza dihydrofolianowa
dihydrofolian + NADPH + H
+
tetrahydrofolian + NADP
+
dUMP + N
5
,N
10
-metylenotetrahydrofolian
syntaza tymidylanowa
dTMP + dihydrofolian
POWSTAWANIE dTMP
POWSTAWANIE dTMP
syntaza tymidylanowa
syntaza tymidylanowa
TERAPIA NOWOTWORÓW
•
fluorouracyl
lub
fluorodeoksyurydyna
– in
vivo przechodzi w
fluorodeoksyurydylan
(F-dUMP) –
hamuje nieodwracalnie
syntazę
tymidylanową
• Analogi dihydrofolianu –
aminopteryna
i
metotreksat
(
ametopteryna
) są silnymi
inhibitorami kompetycyjnymi
reduktazy
dihydrofolianowej
•
Metotreksat
– lek w leczeniu szybko rozwijających
się
nowotworów; ale jest silnie
toksyczny; zabija wszystkie
replikujące komórki
(szpik, torebki włosowe, komórki
nabłonkowe
przewodu pokarmowego)
•
Trymetoprym
– analog kwasu foliowego – działanie
przeciwbakteryjne; toksyczne dla
pierwotniaków; wiąże się z
enzymem ssaków
słabiej niż z reduktazami mikroorganizmów
• Kombinacja
trymetoprymu
i
sulfometoksazolu
(inhibitor syntezy
kwasu foliowego) jest
stosowana w zwalczaniu infekcji
POWSTAWANIE dTMP
POWSTAWANIE dTMP
POWSTAWANIE dTMP
POWSTAWANIE dTMP
TERAPIA NOWOTWORÓW
TERAPIA NOWOTWORÓW
Katabolizm
Katabolizm
pirymidyn
pirymidyn
METABOLIZM PIRYMIDYN
METABOLIZM PIRYMIDYN