Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 91
Текст из файла (страница 91)
24.1. Следует, однако, отмстить, что сведения об этих ферментах получены главным образом при использовании печени голубя н Е. со(й а механизмы контроля изучались практически только на бактернальных ферментах. Коитрольныс механизмы действуют также и в тканях млекопитающих, но детали еще не выяснены. иь метлиолизя гнгг СТР) СМР— — — - — — — - АМР 1ЮР, ЛТР) )сг)г, 5-шоырорибоаинамии гуании ЛТР— — СТР АТР Ф М~ Ъ:, СМР ХМР - СТР ааеииносукцинат — ЛОГ коняшин гипоксвншии Рнс. 24Л.
Взаимосвязь и некоторые контрольные механизмы путей биосиитеза пуриноаых нуклеотпдов. Жирной стрелкой обозначена активация, штриховой линией — ннгибирование. 24.1.5. Пути синтеза г)н иооо пиримидиновых нуклеотидов Сведения о предществет1никах биосинтеза пиримидинов были сначала получены при исследованиях на микроорганизмах.
Оротовая кислота )б-карбоксиурацил), обнаруженная впервые в коровьем молоке, полностью обеспечивала рост тех мутантов Йеигоирога, которые не были способны синтезировать пиримидины. Структура оротовой кислоты н урацила (для сравнения) приведена ниже. 24.1.5.1. Карбамоилфосфат Путь, ведущий к образованию оротовой кислоты и пиримидиновых нуклеотидов т)е лоно, начинается с синтеза карбал1оияфос- аоении ЛМР—— < АМР О !! ~) О=-Ст сС вЂ” СООН Х Н араыовая кисясыа ~а-иарбоисиурацин) О 1 ны Сн О.=С СН ы Н урания ка метлаолизм пуринОвых и пиримидинОаых нуклеОТНДОВ 979 фата. Как было отмечено, существуют две различные карбамоилфосфагсинтетазы (СРБазы) в тканях млекопитающих — одна из них связана с образованием цитруллина при биосинтезе аргинина и присутствует преимущественно в печени (равд.
214.3.4) и использует 1хН2 в качестве субстрата; вторая присутствует во всех тканях животных и способна участвовать в синтезе пиримидиновых нуклеотидов, утилизирует глутамин, и является регуляторным участком для биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов в животных тканях. глутамии. Р НСО~ + 2ЛТР -1 - Н20 ~~ а===в 12Н СООРО22 +глутамивовая квслога+ 2ЛРР+ Рг Как п следовало ожидать, СРЬазы ингибируются аналогами глутамина — азасерином и б-диазо-5-оксо-ь-амиггогексановой кислотой.
24Л.$.2. Карбамоиласларагииовая кислота Асггартат-гранскарбалгоилаза (АТСаза) катализирует вторую стадию синтеза с(е попо пиримидиновых нуклеотидов, синтез карбамоиласпарагиновой кислоты. О $ НΠ— С 2 о=с «~с-соон О !1 Хна 1 н ы — с — оро н + ноос — сн — сн — соон Н Н-иарбамоиласпарагииовая »ислогпа иарбамоиюиросфам г-аспарагииовая иислогпа Равновесие этой реакции сильно смещено в сторону образования карбамоиласпарагиновой кислоты.
Эта стадия является ключевой в биосннтезе пиримидиновых нуклеотидов у Е. со(( и является объектом ингибирования конечным продуктом биосиитеза пиримидинов — цитидинтрифосфатом; механизм подобной регуляции обсуждался ранее (равд. 8.7.1). На активность АТСаз из различных животных тканей не влияют на цитидинтрифосфат, ни другие пиримидииовые нуклеозидфосфаты, и эти ферменты не являются рсгуляторными участками на пути биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов. 24.1.5.3. Дигидрооротовая кислота Замыкание цикла катализируется дигидроорогазой и приводит и е -дигидрооротовой кислоте. В состоянии равновесия соотношение пь метлаолизм урепдопропзводного к дигидрооротовой кислоте равно 2: 1. О НΠ— С н,н ~н„ о=-с нс — соон ="*' ы +и,о Н Н.
кароамоиласпарагииоаап кислоп1а ! о=с нс — соон -д др р кислава О !! ны сн ьдигидрооровоаая кислсва + ЫАО+ О=С С вЂ” СООН + ЫАВН+ Нт И Н сро1поаая кислап1а В животных клетках первые три фермента, участвующие в синтезе оротовой кислоты (СРБаза, АТСаза и дигидрооротаза), входят в состав единой полипептидной цепи (л4 210000) аналогично синтетазе жирных кислот (гл. 17). 24.1л.в. Образоваиие мовсфосфвтов пиримидиииуклсозидов Нуклеотиды образуются в результате реакции оротовой кислоты с РКРР, катализируеаой оротат-фоефорибозплт(танс4еразой. О ны сн 1 о=с с — соон + рр орвпсаая касаева + РНРР У Н О Ро ОН ОН оров иди .-5-фосфав 24.12Ь4. Оротовав кислота Дпгидрооротовая кислота окисляется до оротовой с помощью дигидрооротат-дегидрогеназы; слабо охарактеризованный митохондриальный фермент содержит Рета и Епт+ и !и т!то может восстанавливать цптохром Ь (равд.
13.2.2). те мвтаволизм птриновых н пиримидиновых нтклеотидов вк) Прн декарбоксилировании оротидин-5'-фосфата при помощи ороти- дин-5'-фосфатдекарбокеилазо~ образуется уридин-5'-фосфат. ороп1наин. заопклраго — а 24л.а.а. превращение монофосфатов пиримидиннуиаеоаидоа в трифосфаты Уридин-5'-фосфат превращается в уридин-5-дифосфат с помощью специфической уридидаткиназы и затем в соответствующий трифосфат с помощью нуклеозид-дифосфат — киназы. уридин-5цфосфат+ АТР а:=и урнднн-5'-днфосфат+ ЛВР уридин-5сдифосфат + ЛТР ~ уриднн-5'-грнфосфат+ Л))Р Для образования цитидинтрифосфата известен единственный путь — аминирование уридантрифосфата. Рибозо-РРР обозначает рибозо-5'-трифосфат +глупимин + АТР— ' — а ХНа ) х сн ! + АРР + Р,. Е НаО +гнумаъмт. О=С СН Х рнбоао-РРР цищивиамриепсппип (стР) Стехпомстричсское отщепление одного моля Рп от ЛТР свидетель- ствует о том, что в ходе реакции образуется фосфорилированный промежуточный продукт.
Гуаниновые нуклеотиды стимулируют эту реакцию. О нх сн О= — С СН Х ) рнаоао-РРР аризинп1риааооц~ат ~Ото) О нх~" н О.=-С СН Х риооао-Р уридин. Ь'.Еооаап1 (ПМР) й82 пь метлаолизи Цптидинтрифосфат может также образовываться из цитидин- 5'-монофосфата путем пос,тедовательного переноса фосфатного остатка с АТР и промежуточного образования цитидин-5'-дифосфата. Эти реакции катализируются специфической цитидилаткиназой м нуклеозид-дигросфат — канавой, Наследственное нарушение метаболизма пиримидинов у человека, известное как оротовая ацидурия, характеризуется накоплением оротовой кислоты и ее выделением с мочой.
Дети с таким расстройством не растут нормально н страдают мегалобластической анемией. В этом случае сильно понижена активность как фосфорибозилтрансферазы, так и декарбоксилазы, необходимых для образования 1)МР. Прием уридина или цитпдина восстанавливает нормальный рост, прекращает анемию н уменьшает выделение оротовой кислоты. Все это свидетельствует о том, что это заболевание является следствием дефекта механизма генетического контроля.
Следует отметить, что при синтезе пуринов йе попо все промежуточные продукты являются производными рибозо-б-фосфата. Прн биосинтезе пиримидинов пиримидиновое кольцо образуется до конденсации с рибозофосфатом. Хотя пурины содержат пиримидииовый цикл, сконденсированный с имидазольным, но предшественники этих двух гетероциклических систем различны. Следует также отметить, что первичные нуклеотиды в обоих случаях— инозиновая и оротидиловая кислоты †являются основными компонентами нуклеиновых кислот. 24.1.6. Запасные пути синтеза пиримидиновых нуклеотидов Лналогично пуриновым нуклеотидам пиримидиновые нуклеотиды также могут образовываться из свободных пиримидинов или нуклеозидов по запасным метаболическим путям. Урацил 1и 5- фторурацил) могут быть превращены в 1)МР и 5-Г-1)МР прямой реакцией с РЯРР, катализируемой урацил-фосфорибозилтрансферазой, которая имеется в клетках как животных, так и микробов. Цитозин не является субстратом для этого фермента урацнл+Рйрр ~~~ урндин-5'-фосфат+РР; 1)МР может образовываться также из уридина с помощью уридиндитидинкиназы м + урнднн ,*'- ЛТР— ~" урнднн-5'-фссфат --',- ЛИР В этой реакции субстратами могут служить уридин, цитидин и соответствующие фторпроизводные, но не оротидин, Наконец, уридин может синтезироваться из урацила с помощью реакции, каталнзи- 24.
МЕТЛВОЛНЗМ ПУРИНОВЬ!Х и ПИРИМИДИНОВЫХ НУКЧЕОТИДОВ 933 руемой уридинфосфорилазой, которая в обратном направлении приводит к фосфоролизу урндина. урааал+ рабазо-1-фосфат ч:--.-и урааеа -1- р1 Фосфоролитнческое расщепление цитнднна неизвестно; однако после дезаминнровапня цитидиндезал4иназой образовавшийся уриднн является субстратом для фосфорилазы. Аналогичный фермент, тил4идинфосфорилаза, будет рассмотрен ниже.
24.!.7. Образование дезоксирибонуклеотидов Пуриновые и пиримидиновые дезоксирибонуклеотиды образуются в результате восстановления рибозного остатка соответствующего рнбонуклеотида. Впервые заключение о прямом восстановлении рибонуклеотидов до дезокснрибонуклеотидов было сделано на основе исследований.
в которых цитнднн, 14С-меченный как по ядру, так и по сахарному остатку, вводили крысам. Было обнаружено, что удельная радиоактивность цитозина и дезокснрибозы в ДНК такая же, что и в инъецированном цитидине. Это свидетельствует о том, что превращение рибозы в дезокснрнбозу пает без расщепления связи рибозы с пиримнднном. Механизм зтого превра1цения был выяснен сначала при изучении восстановлении рибонуклеотидов в экстрактах Е.
со!1. Один фермент — рибонуклеозид-дифосфат-редуктаза — катализирует восстановление всех четырех рибонуклеознддифосфатов ЛОР„ !зь4Р, СОР и ПОР в их дезоксипроизводцые г(ЛОР, д!з!)Р, г(С()Р н б(Л)Р соответственно. Этот фермент (М 245000) состоит нз двух субъеднниц: В! (Л! !60000) н В2 (Л( 78000). Субьединнца В2 состоит из двух идентичных полппептидных цепей и содержит негемное железо; В! состоит из двух неидентнчных полипептндов. Механизм восстановления включает атаку гидрид-ионом Н по атому С-2' рибозного остатка, что приводит к замещению гидроксильной группы у С-2 на атом водорода без изменения конфигурации. Источник восстанавливающей способности рибонуклеозид-редуктазы 1п У1чо неизвестен. Однако было показано, что ш уйго активны два донора водорода. Одним является маленький серосодержащий белок т14оредокеин (равд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
