METABOLISMUS NUKLEOTIDů 1. Syntéza purinových ribonukleotidů 2. Syntéza pyrimidinových nukleotidů 3. Tvorba deoxyribonukleotidů 4. Odbourávání nukleotidů

Syntéza dvou kompletních sad chromosomů spotřebuje velké množství nově syntetizovaných nukleotidů. Buněčné dělení – mitosa.

John Buchanan, 1948. Krmil holuby různými isotopově značenými sloučeninami. Poté stanovoval chemicky polohu značených atomů ve vyloučené kyselině močové.

J. Buchanan a G. Robert Greenberg - prvním derivátem purinové syntézy je inosinmonofosfát (IMP).

Syntéza nukleosiddifosfátů a trifosfátů. Difosfáty se syntetizují z monofosfátů za účasti nukleosidmonofosfátkinas. Např. adenylátkinasa katalyzuje: AMP + ATP = 2 ADP Podobně guanylátkinasa: GMP + ATP = GDP + ADP Trifosfáty se tvoří za účasti nukleosiddifosfátkinas. GDP + ATP = GTP + ADP

Regulace biosyntézy purinových nukleotidů.

Syntéza pyrimidinových nukleotidů.

Tvorba thyminu. Syntéza dTMP methylací dUMP - thymidylátsynthasa. dUMP se získává hydrolýzou dUTP enzymem dUTPdifosfohydrolasou.

Regenerace N 5,N 10-methylentetrahydrofolátu.

Možnosti zásahu do nekontrolovatelně proliferujících buněk – terapie rakoviny. Možnosti zásahu: Thymidylátsynthasa (ThS) a dihydrofolátreduktasa. 5-Fluorodeoxyuridylát podobný dUMP se váže na ThS jako substrát avšak F se nemůže odštěpit jako F+ (jako v normální reakci H+) a ThS se zmrazí ve formě kovalentního ternárního komplexu ThS – FdUMP - THF . Takovýto inhibitor se nazývá „mechanism-based inhibitor“ nebo také sebevražedný substrát „suicide substrate“. Inhibitory DHFR blokují syntézu dTMP – dihydrofolát (DHF) se nemůže redukovat na THF !!! (aminopterin, amethopterin (methotrexát) a trimethoprim. ANTIFOLÁTY !!! Obvykle se dává pacientovi letální dávka methotrexátu a poté se zachraňuje velkou dávkou 5-formyl-THF a / nebo thymidinu. Trimethoprim se váže mnohem pevněji na bakteriální DHFR než na savčí a proto se používá jako antibakteriální činidlo.

Tvorba deoxyribonukleotidů Tvorba deoxyribonukleotidů. Syntéza vychází z odpovídajících ribonukleotiddifosfátů redukcí ribosy v poloze 2´. ENZYMY: Ribonukleotidreduktasy (tři skupiny).

Odbourávání nukleotidů. Ribonukleové kyseliny z potravy překonají kyselé prostředí žaludku a jsou hydrolyzovány na nukleotidy ve střevním traktu nukleasami z pankreatu nebo střevními fosfodiesterasami. Nukleotidy se svým nábojem neprochází přes buněčné membrány a proto jsou dále hydrolyzovány na nukleosidy nukleotidasami a nespecifickými fosfatasami. Nukleosidy jsou absorbovány střevní stěnou a dále degradovány na volné báze a ribosa-1-fosfáty. Enzymy: nukleosidasy a nukleosidfosforylasy. Z radioaktivních studií vyplývá, že jen nepatrná část nukleových kyselin z potravy se objeví v buňkách. Proto je nutná syntéza ribonukleotidů „de novo“. Katabolismus purinů.

Cyklus purinových nukleotidů. Deaminace AMP v kombinaci se syntézou AMP má nulový efekt pokud nehodnotíme současně význam tvorby fumarátu z Asp. Cyklus hraje významnou roli ve svalech skeletu. Zvýšená svalová činnost vede k zvýšení aktivity citrátového cyklu. Ve svalech však nejsou běžné enzymy anaplerotických reakcí. Cyklus tedy je anaplerotickou reakcí citrátového cyklu ve svalech.

Xantinoxidasa (XO) hraje roli mini-elektronového-transportního systému. XO katalyzuje přechod hypoxantinu na xantin a xantinu na kyselinu močovou. Reakčním produktem je enol s pK = 5, 4 –proto v názvu kyselina. Enol se stabilizuje na stálejší ketoformu. U savců je XO v játrech a v kartáčovém lemu tenkého střeva. Obsahuje FAD a Mo (VI a IV). Konečným akceptorem elektronů je kyslík za tvorby H2O2. Peroxid se rozkládá katalasou.

Dna je onemocnění způsobené vysokou hladinou kyseliny močové. Pravděpodobnou příčinou dny je narušené vylučování kyseliny močové. Dna se léčí podáváním inhibitoru XO allopurinolu, což je analog hypoxanthinu se záměnou na pozicích N7 a C8. XO hydroxyluje allopurinol stejně tak, jako by to byl hypoxanthin, za tvorby alloxanthinu, který zůstává pevně vázán na enzymu a tak ho inaktivuje.

Katabolismus pyrimidinů. Živočišné buňky odbourávají pyrimidinové nukleotidy na báze a ribosa-1-fosfát – stejně jako u purinových nukleotidů, včetně deaminace (Cyt). Štěpením vzniklý uracil a thymin jsou dále odbourávány v játrech, na rozdíl od purinů, redukcí. Konečnými produkty pyrimidinového katabolismu jsou b-alanin a b-aminoisobutyrát. Oba produkty jsou dále metabolizovány jako aminokyseliny na malonyl-CoA a methylmalonyl-CoA. Obě látky vstupují do citrátového cyklu v místě sukcinyl-CoA.