Zestaw 100.
1.Biosynteza nukleotydów pirymidynowych - przebieg, regulacja.
2.Glukoza - substrat lipidogenezy tkanki tłuszczowej.
3.Transferaza glutationowa - występowanie, rola metaboliczna.
Ad.1
1)Biosynteza pirymidyny rozpoczyna się od syntezy karbamoilofosforanu z glutaminy, ATP i CO2. Reakcja jest katalizowana przez cytoplazmatyczną syntetazę II karbamoilofosforanową, enzym odrębny od mitochondrialnej syntetazy I karbamoilofosforanowej działający w syntezie mocznika. Kompartmentacja dostarcza w ten sposób niezależnych puli fosforanu karbamoilu dla każdego z tych procesów.
2)Kondensacja karbamoilofosforanu z asparaginianem tworzy karbamoiloasparaginian w reakcji katalizowanej przez transkarbamoilazę asparaginową.
3)Zamknięcie pierścienia przez utratę cząsteczki wody, katalizowane przez dihydroorotazę, daje kwas dihydroorotowy.
4)Odjęcie wodorów od C-5 i C-6 przez NAD+ wprowadza podwójne wiązanie, tworząc kwas orotowy, a reakcja ta jest katalizowana przez mitochondrialną dehydrogenazę dihydrooratonową. Wszystkie inne enzymy biosyntezy pirymidyny są enzymami cytoplazmatycznymi.
5)Przeniesienie cząsteczki rybozofosforanu z PRPP z wytworzeniem orytydynomonofosforanu (OMP) jest katalizowane przez fosforybozylotransferazę orotanową. Dopiero w przedostatniej reakcji syntezy UMPpierścień pirymidynowy ulega fosforybozylacji.
6)dekarboksylacja orotydylanu daje urydynomonofosforanu(UMP), pierwszy prawdziwy rybonukleotyd pirymidyny.
7,8)Przeniesienie reszty fosforanowej z ATP daje UDP i UTP w reakcjach analogicznych do reakcji fosforylacji monofosforanów nukleotydów purynowych.
9)UTP jest aminowany do CTP przy udziale glutaminy i ATP.
10)Redukcja difosforanów rybonukleotydu (NDP) do odpowiadającego im dNDP obejmuje reakcje analogiczne do reakcji nukleozydów purynowych.
11)dUMP może przyjąć resztę fosforanową z ATP, tworząc dUTP. Ponieważ substratem dla syntezy tymidynomonofosforanu(TMP) jest dUMP, alternatywnie dUDP jest defosforylowany do dUMP.
12)Metylacja dUMP w pozycji C-5 przezN5,N10-metylenotetrahydrofolian, katalizowana przez syntezę tymidylanową, daje tymidynomonofosforan (TMP).
U człowieka 5 spośród 6 enzymów de novo biosyntezy pirymidyn występuje raczej jako wielofunkcyjny polipeptyd niż jako oddzielne enzymy. Jedynym wyjątkiem jest dehydrogenaza dihydroorotanowa. Pojedynczy ken koduje CAD - polipeptyd, który ma aktywność 3 pierwszych enzymów: syntazy karbamoilofosforanowej (CPS), transkarbamoilazy asparaginianowe (ATC), dihydrooratazy (DHO). Ten wielofunkcyjny enzym - CAD, składa się z 3 odrębnych domen katalitycznych, ułożonych w kolejności NH2-DHO-CPS-ATC-COOH. Bliskie umiejscowienie tych aktywności zapewnia, że niemal wszystkie karbamoilofosforany wytwarzane przez ATC, które nazywane jest ATC II są ukierunkowane na biosyntezę pirymidyn. Analogicznie białko o 2 funkcjach, synteza UMP, zawiera aktywności fosforybozylotransferazy oratonowej i dekarboksylazy orotydyno-5'-monofosforanowej.
Regulacja
Pierwsze dwa enzymy biosyntezy nukleotydu pirymidynowego są wrażliwe na regulację allosteryczną, a pierwsze trzy i ostatnie dwa enzymy tej dogi są regulowane na poziomie genetycznym przez skoordynowanaą represję i depresję. Syntaza II karbamoilofosforanowa jest hamowana przez UTP i nukleotydy purynowe, ale aktywowana przez PRPP . Transkarbamoilaza asparaginianowa jest hamowana przez CTP, a aktywowana przez ATP; jest to klasyczny przykład allosterii.
Biosynteza pirymidyn biegnie równolegle z biosyntezą puryny, co sugeruje skoordynowaną kontrolę. Jest to tak zwana krzyżowa kontrola. Reakcja katalizowana przez syntezę PRPP, która daje prekursor niezbędny dla obu procesów, ulega zahamowaniu wstecznemu przez nukleotydy purynowe i pirymidynowe oraz jest aktywowana przez PRPP.
Ad.2
Glukoza w tkance tłuszczowej może wchodzić w wiele szlaków metabolicznych, łącznie z utlenieniem do CO2 poprzez cykl kw. cytrynowego, z utlenieniem poprzez szlak pentozofosforanowy, przekształceniem w długołańcuchowe kwasy tłuszczowe oraz wytworzeniem acyloglicerolu poprzez glicerolo-6-fosforan. Gdy zużycie glukozy jest duże, wówczas większa część pobranej glukozy jest utleniana do CO2 i przetwarzana w kw. tłuszczowe. Jeżeli jednak zużycie glukozy zmniejsza się, większość jej jest przekształcana w glicerolo-3-fosforan,wykorzystywany do estryfikacji z acylo-CoA. Proces ten pomaga zminimalizować wypływ wolnych kw. tłuszczowych z tkanki tłuszczowej.
Ad.3
Transferaza glutationowa bierze udział w reakcjach sprzęgania (reakcje II fazy biotransformacji leków). Katalizuje ona sprzęganie glutationu z elektrofilowymi związkami chemicznymi jak epoksydy lub aromatyczne chloro- i nitrozwiązki(silnie mutagenne związki). Występuje w cytozolu komórek wątroby, nerek, jelit oraz płuc.