СИНТЕЗ ПУРИНОВИХ НУКЛЕОТИДІВ.
Пуриновий цикл синтезується ( «збирається») поетапно шляхом приєднання необхідних фрагментів до рибоза-5-фосфату. В результаті до моменту завершення побудови циклу утворюється готовий нуклеотид. Іншими словами, синтез пуринів de novo не дає вільних пуринових підстав - відразу утворюються пуринові нуклеотиди. Процес приєднання до рибоза-5-фосфату називається ріботтірованіем.
Нижче представлена хімічна структура пурину, на якій відзначені джерела атомів в кільці пурину:
Два атома азоту (N-3 і N-9) пуринового кільця входили до складу амидной групи глутаміну, третій атом азоту (N-1) - аспарагінової кислоти (аспартату), a (N-7) - гліцину. Атоми вуглецю (С-4, С-5) входили до складу гліцину, т. Е. Молекула гліцину дає три атома. Атоми вуглецю С-2 і С-8 відбуваються з форміату, а шостий атом вуглецю з СО2.
Спочатку утворюються нуклеотиди з відкритою ланцюгом, а потім кільце замикається і утворюється пуриновий нуклеотид.
1. Синтез аденшовой і гуанілова кислот починається з D- рибоза-5-фосфату, який при ферментативному пірофосфорілірованіі за рахунок енергії АТР перетворюється в а-5-фосфорибозил-1 пирофосфат (ФРПФ).
У цій реакції відбувається перенос пірофосфатной групи АТР:
2. На наступній стадії а-5-фосфорибозил-1-пірофосфат реагує з глутамином. При цьому аминогруппа амидной частини молекули глутаміну заміщає пірофосфатних групу в першому положенні пентози. В результаті утворюється p-5-фосфорибозил-1 -амін і виділяються вільна глутамінова кислота і неорганічний пірофосфат:
3. На третій стадії карбоксильная група гліцину взаємодіє з 1-аминогруппой p-5-фосфорибозил-Наміна. У цій реакції для освіти амідного зв'язку між гліцином і амино- цукром потрібно АТР. Продуктами реакції є рибонуклеотид з відкритою ланцюгом, гліцінамід-рибонуклеотид, а також ADP і фосфат:
4. Далі починає формуватися пуриновое кільце, причому атоми 4, 5, 7 і 9 відбуваються з гліцінамідной частини молекули. Цей процес завершується додаванням одинвуглецевого формільной угруповання, що дає восьмий атом вуглецю пуринового кільця.
Донором формільной групи служить N 5 , 14 10 -метеніл-тетра-гідрофолат, переносник формільной групи. Формільная група приєднується до вільної а-аміногрупи гліцінамідной частини молекули, в результаті чого утворюється aN-фор мілгліцінамід-рибонуклеотид:
5. На наступній стадії атом азоту N-9 з амидной угруповання глутаміну переноситься на формільную групу aN-форміл- гліцінамід-рибонуклеотиду і утворюється aN-формілгліцін- амідини-рибонуклеотид. При перенесенні аміногрупи глутаміну споживається енергія кінцевий фосфатного зв'язку АТР. Продукт цієї реакції містить вже п'ять атомів майбутнього имидазольного кільця пурину:
6. Далі п'ятичленних кільце замикається з відщепленням молекули води і утворюється 5-аміноімідазол-рибонуклеотид:
7. Атом вуглецю в положенні С-6 пуринового кільця додається в результаті приєднання СОГ на наступній стадії (реакція карбоксилирования). Ця стадія протікає без участі коферменту, даючи рибонуклеотид 5-аміноімідазол-4 карбонової кислоти:
8. На цій стадії відбувається введення атома азоту в майбутнє становище С-1 пуринового кільця включенням цілої молекули аспарагінової кислоти з утворенням 5-аміно-імідазол-4-И- сукцінокарбоксамід-рибонуклеотиду:
9. Потім відщеплюється вільна фумарова кислота, в результаті чого утворюється 5-аміноімідазол-4-карбоксамід-рибо-нуклеотид:
- 10. На цій стадії другий атом вуглецю пуринового кільця вводиться шляхом перенесення формільной групи И | 0 -формілтетра- гідрофолата до 5-аминогруппе рибонуклеотиду.
- 11. На останній стадії відбувається відщеплення води і піримідинових частина пуринової кільцевої системи замикається. В результаті утворюється пуриновий рибонуклеотид - інозинова кислота або інозінмонофосфат (IMP):
На метаболічному шляху освіти инозиновой кислоти, починаючи з рибоза-5-фосфату, потрібно розщеплення шести високоенергетичних фосфатних зв'язків.
