Chuong 10 phan giai va tong hop acid nucleic pps

 Hai con đường tạo nucleotidetừ tiền chất chuyển hóa gồm amino acid, ribose base và nucleotide tự do được giải phóng từ phân giải nucleotide... Nhóm amin của glutamine được chuyển cho C

CHƯƠNG 10

 Các nucleotide có vai trò quan trọng trong mọi tế bào

coenzyme A, S-adenosyl methionine…)

từ tiền chất chuyển hóa gồm amino acid, ribose

 Hai con đường tạo nucleotide

từ tiền chất chuyển hóa gồm amino acid, ribose

base và nucleotide tự do được giải phóng từ phân giải nucleotide

Acid uric

Thải ra ngoài

β -alanin Acid β - amino isobutyric

Aspartate, PRPP và các hợp chất khác

 Hai nucleotide purine của acid nucleic là adenosine 5’-monophosphate (AMP, adenylate) và guanosine 5’-monophosphate (GMP, guanylate).

vòng purine như sau:

 Con đường sinh tổng hợp purine đã được

Buchanan và Robert Greenberg nghiên cứu chi tiết trong những năm 1950, gồm 11 bước

Nhóm amin của glutamine được chuyển cho C1 của PRPP tạo thành 5-phosphoribosylamine

Ba nguyên tử (2 C và 1 N) từ glycine được kết hợp vào bằng phản ứng cần ATP để hoạt hóa gốc carboxyl của glycine

Formyl hóa gốc amin của glycine để tạo formylglycinamide

ribonucleotide Chất cho nhóm formyl là N10- formyltetrahydrofolate.

Glutamine cung cấp một nitơ (amin hóa lần 2) tạo thành forminglycinamidine ribonucleotide.

Đóng vòng, khử nước, tạo vòng imidazole của phân tử purine: 5-aminoimidazole ribonucleotide

Carboxyl hóa với sự tham gia của một phân tử CO2 tạo thành carboxyaminoimidazole ribonucleotide, riêng đối với vi khuẩn

và nấm, sự carboxyl hóa này gồm 2 bước

Aspartate cho gốc amin tạo thành một liên kết amin rồi giải phóng fumarate để tạo thành 5-aminoimidazole-4-

carboxamine ribonucleotide

Carbon cuối cùng được N10-formyltetrahydro folate cung cấp

Bằng phản ứng khử nước, vòng thứ hai của nhân purine được khép lại, tạo thành inozil monophosphate (hay inosinate và được viết tắt là IMP) IMP là nucleotide cơ bản, từ đó các nucleotide khác được sinh ra

Sinh tổng hợp AMP và GMP từ IMP

Từ IMP, cần thêm một gốc amin từ aspartate để tạo thành adenylate Quá trình này gồm hai bước tương tự phản ứng 8 và 9 nhưng GTP là chất cho năng lượng.

Sự tạo thành guanylate cũng gồm hai bước với sự tham gia của ATP và glutamine là nguồn cung cấp amin

Sinh tổng hợp

purine được điều hòa bằng sự ức chế ngược: Sự dư thừa sản phẩm cuối cùng (IMP, AMP, GMP)

 Các ribonucleotide pyrimidine thông dụng là:

vòng pyrimidine được xây dựng trước rồi mới gắn ribose 5-phosphate

2 ADP + Pi

+ Glutamate

(1) carbamoyl phosphate synthetase II

NH2

C O

HO C

O

CH2

CH2N

H COO

-C O

NH2

Carbamoyl aspartate

H2O (3) dihydroorotatedehydrogenase

dihydroorotate dehydrogenase

C O

HN

C CH CH N

-O

O H OH

H OH

H H

CH2O

-2 O3P

C O

HN

C CH CH

O H OH

H OH

H H

CH2O

-2 O3P

C O

HN

C CH CH N O

Quinone

Reduced quinone (4)

CO2(6) OMP decarboxylase

Uridine monophosphate (UMP) ATP + HCO3-+ Glutamine + H2O

Dihydroorotate

 Aspartate nhận carbamoyl từ carbamoyl phosphate → N- carbamoylaspartate

L-dihydroorotate

để tạo thành orotidylate

CTP

 Quá trình tổng hợp của nucleotide pyrimidine cũng bị kìm

hãm bởi sản phẩm

 Enzyme đầu tiên của quá trình (aspartate transcarbamoylase-

ATCase) xúc tác phản ứng giữa aspartate và carbamolyl phosphate

bị kìm hãm bởi sản phẩm cuối cùng là CTP theo cơ chế kìm hãm dị lập thể

 Khi CTP không liên kết vào tiểu đơn vị điều hòa, enzyme hoạt động ở mức tối đa Khi CTP dư và liên kết vào tiểu đơn vị điều hòa sẽ làm thay đổi cấu hình Sự thay đổi này được truyền cho tiểu đơn vị xúc tác, enzyme được chuyển sang chế độ không hoạt động

UMP UDP UTP CTP

HCO3- + Glutamine + ATP

Carbamoyl phosphate

Carbamoyl aspartate Dihydroorotate

Orotate

PRPP OMP

UMP UDP UTP CTP HCO3- + Glutamine + ATP

1.3 Thymidylate có nguồn gốc từ dCDP và dUMP

Trong cấu trúc ADN có chứa thymine chứ không phải uracyl

và con đường tạo mới thymine chỉ liên quan đến

deoxyribonucleotide

1.4 Phân giải purine và pyrimidine

Phân giải purine

purine nucleoside phosphorylase (PNP)

PiRibose-1-P

purine nucleoside phosphorylase (PNP)

PiRibose-1-P

purine nucleoside phosphorylase (PNP)

Hypoxanthine Xanthine Guanine

xanthine oxidase

guanine deaminase

O2 + H2O

H2O2

xanthine oxidase

N

N

N N

O H

O

N

N

N N

O H

P Ribose

H2N

N

N

N N

O H

N

N

N N

O O

O

H H

Acid uric

H2O NH4+

adenosine deaminase

H2O NH4+

AMP deaminase

Phân giải pyrimidine

Uracil (Thymine) Dihydrouracil

(Dihydrothymine)

dihydrouracil dehydrogenase

H2O hydropyrimidine

hydratase

uridine phosphorylase

N

N H

O H

NADH + H+

CoA + NAD+

-Ureidopropionate ( -Ureidoisobutyrate)

-Alanine ( -Aminoisobutyrate)

Malonic semialdehyde (Methylmalonic semialdehyde)

CMP

Cytidine

cytidine adeaminase

PiRibose-1-P COO-

CH2

C

N H

H2N

- O

(CH3) CH

CH2

H2N

- OOC aminotransferase

-Ketoglutarate Glutamate

-ureidopropionase

NH4+ + CO2 H2O

N N O

O (d)Ribose PUMP (dTMP)

H2O

Pi nucle otidas eUridine (Deoxythymine)

H2O NH4+

COO

-CH (-CH 3 )

HC O

 Phần lớn các purine tự do được tái sử dụng để tạo các nucleotide theo con đường đơn giải hơn nhiều so với con đường tổng hợp mới purine

Adenine + PRPP AMP + Pp

đường tương tự với sự xúc tác của hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase

Adenosine phosphoribosyltransferase

1.4 Phân giải purine và pyrimidine Phân giải purine

Phân giải pyrimidine