Биосинтез пуриновых нуклеотидов

Процесс биосинтеза пуриновых мононуклеотидов начинается с взаимодействия глутамина с 5-фосфорибозил-1-пирофосфатом, в результате чего образуется фосфорибозиламин (рис. 134, а; 134, б). Этот промежуточный продукт биосинтеза вступает в реакцию с глицином, что приводит к образованию глицинамидрибонуклеотида.

Рисунок 134, а Образование инозиновой кислоты

Рисунок 134,б – Образование инозиновой кислоты

Далее глицинамидрибонуклеотид трансформируется в формилглицинамидрибонуклеотид. В составе этого метаболита за счет присоединения амидной группы глутамина и при участии АТФ формируется имидазольное кольцо. Данный продукт после присоединения карбоксильной группы и дегидратации приобретает структуру пуринового гетероцикла, характерную для инозиновой кислоты.

Таким образом, в процессе образования пуринового кольца мононуклеотидов принимают участие аминокислоты (глицин, глутамин и аспартат), а также остатки муравьиной кислоты и углекислый газ. На рис. 135 представлено происхождение отдельных атомов пуринового кольца инозиновой кислоты.

Рисунке 135 – Происхождение атомов пуринового кольца в инозиновой кислоте

Инозиновая кислота является предшественником адениловой (АМФ) и гуаниловой (ГМФ) кислот (рис. 136). В адениловую кислоту она превращается путем соединения с аспартатом. Реакция сопровождается потреблением энергии, источником которой служит ГТФ.

Превращение инозиновой кислоты в ГМФ сопряжено с двумя последовательными реакциями – окислением инозиновой кислоты и последующим аминированием окисленного промежуточного продукта.

Рисунок 136 – Синтез АМФ и ГМФ из инозиновой кислоты

Еще один важный путь образования мононуклеотидов связан с непосредственным взаимодействием свободных пуриновых и пиримидиновых оснований (аденин, гуанин, цитозин, тимин и урацил) с ФРПФ (рис. 137). Свободные азотистые основания образуются при распаде нуклеиновых кислот.

Рисунок 137 – Использование свободных азотистых оснований

для образования мононуклеотидов

Распад нуклеиновых кислот

В течение жизни в клетке происходит постоянное обновление нуклеиновых кислот, связанное с их гидролитическим распадом. Суть этого процесса сводится к расщеплению 3'-5'-фосфодиэфирной связи, соединяющей мононуклеотиды в полинуклеотидную цепь.

Фосфодиэфирные связи гидролизуются особым типом гидролитических ферментов – нуклеазами. В клетках эукариот эти энзимы содержатся в лизосомах. Подобно другим ферментам, нуклеазы обладают субстратной специфичностью. В зависимости от типа гидролизуемой нуклеиновой кислоты они подразделяются на:

· ДНКазы;

· РНКазы.

Нуклеазы расщепляют фосфодиэфирные связи внутри полинуклеотидной цепи (эндонуклеазы) либо на ее концах (экзонуклеазы). В качестве продуктов полного ферментативного гидролиза нуклеиновых кислот образуются свободные мононуклеотиды.

Свободные мононуклеотиды могут вновь использоваться для синтеза нуклеиновых кислот. Альтернативным путем их утилизации является распад до конечных продуктов. Пути катаболизма пуриновых и пиримидиновых мононуклеотидов существенно различаются.