Підручник - БІОЛОГІЧНА ХІМІЯ - Губський Ю.І. - 2000

Розділ IV. МОЛЕКУЛЯРНІ МЕХАНІЗМИ СПАДКОВОСТІ ТА РЕАЛІЗАЦІЇ ГЕНЕТИЧНОЇ ІНФОРМАЦІЇ

ГЛАВА 19. БІОСИНТЕЗ НУКЛЕОТИДІВ

19.2. БІОСИНТЕЗ ПІРИМІДИНОВИХ НУКЛЕОТИДІВ

На відміну від біосинтезу пуринових нуклеотидів, синтез піримідинових нуклеотидів відбувається шляхом приєднання пентози у формі 5-фосфорибозил-1-пірофосфату вже після утворення піримідинового циклу з попередників із лінійним ланцюгом. Метаболічними попередниками атомів вуглецю та азоту в молекулах піримідинів є амінокислота L-аспартат та карбамоїлфосфат.

Реакції біосинтезу піримідиннуклеотидів

Утворення УМФ

1. Утворення уреїдо-янтарної кислоти з аспартату та карбамоїлфосфату; реакція каталізується регуляторним ферментом аспартаткарбамоїлтрансферазою:

2. Утворення дигідрооротової кислоти в результаті дегідратації уреїдосукцинату (фермент — дигідрооротаза):

3. Утворення оротової кислоти в результаті дегідрування дигідрооротату (фермент — НАД-залежна дигідрооротатдегідрогеназа):

4. Сполучення оротової кислоти з 5-фосфорибозил-1-пірофосфатом з утворенням оротидилової кислоти (оротидин-5'-монофосфату, ОМФ); фермент, що каталізує реакцію, — оротатфосфорибозилтрансфераза:

5. Декарбоксилювання оротидилової кислоти до уридилової кислоти (уридин-5'-монофосфату, УМФ) — фермент ОМФ-декарбоксилаза:

Утворення УДФ, УТФ та ЦТФ

Уридинмонофосфат (УМФ), що синтезувався внаслідок розглянутої послідовності реакцій, використовується для утворення інших піримідиннуклеотидів, зокрема піримідинових нуклеозидтрифосфатів (УТФ, ЦТФ) та дезоксирибонуклеозидтрифосфатів (дЦТФ,ТТФ), що використовуються в синтезі РНК і ДНК:

(1) утворення УДФ та УТФ відбувається в результаті послідовного фосфорилювання УМФ нуклеозидмонофосфокіназами та нуклеозиддифосфокіназами (аналогічно розглянутому вище фосфорилюванню пуринових нуклеотидів):

(2) утворення ЦТФ відбувається в результаті амінування УТФ — реакції, в якій беруть участь глутамін (донор аміногрупи) та АТФ:

Регуляція синтезу піримідинових нуклеотидів

Контроль швидкості біосинтезу піримідинових нуклеотидів забезпечується на рівні двох регуляторних ферментів (рис. 19.3):

Рис. 19.3. Схема регуляції синтезу піримідинових нуклеотидів.

(1) карбамоїлфосфатсинтетази, яка забезпечує постачання біосинтетичного шляху одним із перших субстратів — карбамоїлфосфатом (цей пункт регуляції є основним у вищих тварин (ссавців), включаючи організм людини); алостеричним інгібітором ферменту є УТФ — кінцевий продукт біосинтетичного шляху; разом з тим, ФРПФ — інтермедіат пуринового синтезу — збільшує активність ферменту, що є одним з механізмів забезпечення координованого синтезу пуринів та піримідинів;

(2) аспартаткарбамоїлтрансферази, яка каталізує синтез уреїдоянтарної кислоти (цей механізм регуляції має місце переважно у E. Coli та інших бактерій); алостеричним інгібітором ферменту є ЦТФ, активатором — АТФ; молекулярні механізми регуляції активності ферменту розглянуті в главі 7.