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嘌呤核苷酸的合成途径有两种:
- De Novo合成途径和
- 救助途径。
嘌呤的从头合成
嘌呤核苷酸的从头合成是指使用磷酸核糖、氨基酸、一碳单位和CO2从一开始就作为合成嘌呤核苷酸的原料。它是核苷酸的主要合成途径。
位置
所有组织都有嘌呤合成。嘌呤合成的主要部位在肝脏，在一定程度上，在大脑。
- 基板:Ribose-5-phosphate;甘氨酸;谷氨酰胺;H2O;ATP;有限公司2；天冬氨酸。
- 产品:GMP;AMP;谷氨酸;延胡索酸酯;H2O。
途径概述
- 核糖-5-磷酸(由戊糖-磷酸途径提供)由PRPP合成酶转化为PRPP(磷酸核糖-焦磷酸)，这一步需要一个ATP。
- 在该过程的承诺步骤中，一个α-氨基从谷氨酰胺加入到PRPP中，形成5-磷酸核糖胺。该反应由谷氨酰胺PRPP氨基转移酶催化。
- 一系列的9个反应导致IMP(肌苷5 ' -单磷酸)的形成。
- IMP可以通过IMP脱氢酶转化为GMP，也可以通过腺苷酸琥珀酸合成酶转化为AMP。
途径反应
(1)嘌呤碱基是在核糖上合成的。
(a) 5 ' -磷酸核糖1 ' -焦磷酸(PRPP)，它提供核糖部分，与谷氨酰胺反应形成磷酸核糖胺。这是嘌呤生物合成的第一步，产生嘌呤环N9，并被AMP和GMP抑制。
(b)整个甘氨酸分子被添加到正在生长的嘌呤前体中。然后甲酰- fh4加C8，谷氨酰胺加N3, CO2加C6，天门冬氨酸加N1，甲酰- fh4加C2。
(c)生成含有次黄嘌呤碱的IMP。IMP在肝脏中分裂。它的自由碱基，或核苷，传播到各种组织，在那里它被重新转化为核苷酸。
(2) IMP是AMP和GMP的前身。
(a)每个产物通过反馈抑制，从IMP分支点调节自身的合成，并抑制通路的初始步骤。
(b) AMP和GMP可以磷酸化到三磷酸水平。
(c)三磷酸核苷酸(ATP和GTP)可用于需要能量的过程或RNA合成。
(3)核糖部分还原为脱氧核糖发生在二磷酸水平，并由核糖核苷酸还原酶催化，这需要蛋白质硫氧还蛋白。
(a)二磷酸磷酸化后，dATP和dGTP可用于DNA合成。
(4)嘌呤碱基可以通过一系列反应在游离碱基、核苷酸和核苷之间进行回收和转化。
重要酶及其调节
- PRPP合成酶：被AMP, IMP和GMP抑制。
- 谷氨酰胺PRPP氨基转移酶：被AMP, IMP和GMP抑制。
- 小鬼脱氢酶：GMP抑制。
- Adenylosuccinate合成酶:AMP抑制。
药理抑制剂
虽然没有显示，但四氢叶酸参与了两个从头合成嘌呤的反应。叶酸类似物，如甲氨蝶呤，抑制四氢叶酸的形成，从而干扰嘌呤的合成。
嘌呤打捞途径
打捞途径是由核苷酸降解途径中的中间产物合成核苷酸的途径。
位置
所有组织都可通过打捞途径合成嘌呤。它在大脑和骨髓中尤其重要。
- 基板:次黄嘌呤;PRPP;鸟嘌呤;腺嘌呤。
- 产品:GMP;AMP;小鬼。
途径概述
- 降解核酸中的碱基可以通过打捞途径转化回嘌呤核苷酸。
- 次黄嘌呤可以与PRPP(作为核糖-5磷酸的供体)结合，在次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶(HGPRT)的催化下形成IMP。
- IMP随后可以通过从头嘌呤合成途径的最后几个步骤转化为AMP或GMP。
- HGPRT还催化PRPP与鸟嘌呤结合形成GMP的反应。
- 腺嘌呤磷酸核糖转移酶将腺嘌呤和PRPP转化为AMP。
重要酶及其调节
- HGPRT:被IMP和GMP抑制。
- 腺嘌呤磷酸核糖转移酶:AMP抑制。
相关的疾病
缺乏HGPRT会导致Lesch-Nyhan综合征，其特征是自残和CNS恶化。
嘌呤合成的意义
- 嘌呤是核酸的组成部分。
- ATP在能量转化中起着重要作用。
- ATP, ADP和AMP可能作为变构调节因子，参与许多代谢途径的调节。
- ATP参与酶的共价修饰。的方式。
- cGMP是二级信使。
- 回收途径用于回收RNA和DNA降解过程中形成的碱基和核苷。
- 与从头开始的路径相比，回收路径是节能的。
- 在脑和骨髓组织中，打捞途径是唯一的核苷酸合成途径。
参考文献
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