Śląski Uniwersytet Medyczny

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

BIOSYNTEZA PIRYMIDYN

BIOSYNTEZA PIRYMIDYN

Karbamoilotransferaza

asparaginianowa

- ATC-aza

enzym regulacyjny

karbamoilotransferaza asparaginianowa -

ATC-aza

•

Hamowany

na zasadzie

sprzężenia zwrotnego

przez

CTP

;

• w przeciwieństwie

ATP

jest

aktywatorem

;

• obydwa konkurują o wiązanie z miejscem regulacyjnym

enzymu

Znaczenie tej regulacji:

•

aktywacja przez ATP sygnalizuje, że istnieje energia do replikacji

DNA;

• hamowanie przez CTP, w obecności nadmiaru nukleotydów

pirymidynowych nie dojdzie do zbędnej syntezy N-karbamoilo-
fosforanu i strat energii

ATC-aza zbudowana jest z podjednostek

katalitycznych

i

regulacyjnych

, które oddziaływując na siebie przyczyniają się

do powstania właściwości 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

redukcja przy C2



rybozy

reduktaza rybonukleotydowa

SYNTEZA DEOKSYRYBONUKLEOTYDÓW

Przeniesienie elektronów z NADPH na grupy
hydrosulfidowe reduktazy rybonukleotydowej przy udziale

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
• enzym zawiera dwa miejsca allosteryczne:

jedno reguluje ogólną aktywność enzymu;

drugie specyficzność substratową

• całkowita aktywność katalityczna

hamowany przez dATP

;

aktywowany przez ATP

SYNTEZA DEOKSYRYBONUKLEOTYDÓW

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

• 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

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

TERAPIA NOWOTWORÓW

Katabolizm

pirymidyn

METABOLIZM PIRYMIDYN