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