Биохимия 2 (1984) (1128710), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Фосфорибозилпирофосфат — донор рибозофосфатного остатка нуклеотидов Путь биосинтсза пуринов был расшифрован в 50-х годах в работах Джона Бьюкенена, Дж. Роберта Гринберга и др. (Уо))п Впс))анап, денозин-5'-трнфосфат (((АТР). Номенклату- ра оснований, нуклсозндов и вуклсотидов суммирована в табл. 22.1. 22.2. Пурииовое кольцо сиитезируетси вз аминокислот, производных тетрагидрофолата н СО, Пуриновос кольцо пурнновых нуклеотидов собирается из различньж предшественников (рис.
22.4).Глициндает томы С-4, С-5 и )х)-7. Атом )х)-1 происходит из аспарныпы, Ешс два атома азота, Ж-3 и )х)-9, происходят из амидогруппы боковой цепи глуоылгина, Активнрованные произволныс н(со)роги()ро(болялга поставляют С-2 и С-з, тогда как СО служат источником С-б. Спг Гиицин вб и(цветении. е татрегидрафоинт в е 3 е/ Изафориил. др ф Гнугавнн Рис. 22.4.
Происхождение атомов пури- нового кольца. 0 !) 0 — РОСНз О Н О Н Н Н ОН 0 () * с — гссв, с н ! 0 О О Н Н Н О вЂ” Р— Π— Р— 0 НО ОН О О вфеафариаавньз иирафаафит (Егрпо) НО ОН Риеоаоегфоафит НН, Н~ с ~~СН О Н НС )) -Π— РОС -о 22. Биосинтез нуклеотидов Дсзоксиааснилаг (дАМР) Деюксигуаннлат (домр) Дезокситвмиди- лат (бтмр) Дезаксицнгнднлаг (дСМР) о "г тзиии Гкутамат -О РОСН 0 НН. -0 н н +РР, Авмдобзосформбозип- Н Н траисфарзза но он 0 — РОСНг 0 Н 0 0 -О н н (! ]~ Н О вЂ” Р— 0 — Р— 0 ] НО ОН О 0 б.фоеформбознн 1 авмм Остаток рм базы Пространственная молель 5-фосфорибознл-1-пирофосфата (ФРПФ), активированного лонора остатка сахара при биосинтезе нуклеотидов.
Рис. 22.5. ! Сн 3 — О=С МН Рмбоза-Р 0 Н зь г Нн ФРПФ нс б Н,Н вЂ” С НН нн, Рмбоза-Р Фоофоан бозннавнн Рмбоза.р Рнбонукнзотмд Рмбонукноотнд Рме«нвивотнд фобвнлглнцнманнда фобвмнгнмцмнавмдмма б авмномвмдааома Первый этап биосинтеза пуринов: образование 5-аминоимидазолрибонуклеотида из ФРПФ, Смысл этих реакций заключается в замещении пирофосфатной группы амнногруппой боковой цепи глутамина (1), присоединении глицина (2), формилировании с участием метенилтетрагидрофолята (3], переносе атома азота глутамина (4), дегидратировании и замыкании кольца (5). Рис.
22.6. Часть ! П. Биосинтез 25й предшественников макромолекул ННз ] СН, л ! — + О=С кн Рмбоза-Р Рнбо «ввотнд тнмцмнавнда О. )(оЬег1 ОгеепЬегя). Рибозофосфатный остаток пуриновых и пирнмидиновых нуклеотидов происходит из 5-фосфорибозил-1- лирофосфата (ФРПФ). ключевого промежуточного продукта бносинтеза гистилина и трнптофана. ФРПФ синтезируется из АТР и рибозо-5'-фосфата, который в свою очередь образуется в реакциях пентозофосфатнсно пути (разд.
15.1]. Пирофосфатная группа переносится с АТР на С-1 рибозо-5-фосфата. ФРПФ находится в п-конфигурации. 22.4. Пуриновое кольцо присоединяется к рнбозофосфату во время его сборки Первый решающий этап синтеза пуриновых нуклеотидов де пото — образование 5-фосфо- рибозиламииа из ФРПФ и глутамина. Ами- ногруппа боковой цепи глутамина замещает пирофосфатную группу, присоединенную к С-1 ФРПФ. В ходе этой реакции а-конфигурация атома С-1 переходит в В-конфигурацию.
Образующаяся гликозидная связь С вЂ” Ь) имеет ]]-конфигураггию, характерную для природных нуклеотидов. Движущая сила этой реакции — гидролиз пирофосфата. Продукт присоединения глицина к фосфорибозиламину -рибоиуклеотид г.гииинамида (рис, 22.6). На образование амидной связи между карбоксильной группой гликина и аминогруппой фосфорибозиламина затрачивается одна молекула АТР. Затем цаминогруппа остатка глицина формилируется метенилтетрагидрофолятом, образуя рибоиуклеотид ц-П-форнилгли1)ииамида.
Рибонуклеетнд б авмнемвндазол. ° .карбокомлат а -оос сн !! ~сн нн — с г нн — с г Рибоза-Р Рисова.р Рнбонуклаетид б авмиемвидавеа о о )! с с-'. В И с )! "сн- !! "сн .-с--н / ,.-с--н Г Ньн Рибоза-Р Риаоз -Р Рмбонуклеотмд Рмбомуклеотмд В авмноивидазол. б,звнномвмдазол. ° . Ю-сумммнекарбекоавмда Фкаубоксавида 9~ о )! ° с-н 1О я с "'~~ Г 'сн с .н Г ! н Рибоза-Р Ри воза-Р ннозинат Рибонуклеотмд бмр) ВбюРвавмдонвидазол. Фкарбоксмзмда Рис. 22.7. Второй этап биосинтеза пуринов: образование инознната из 5-аминоимидазолрибонуклеотнда. Суть этих реакций †карбоксилирован (6), присоединение аспартата (7), отщепление фумарата (в результате которого остается аминогруппа аспартата) (8], формилирование с использованием )ь)'с-формилтстрагидрофолята (9), дегидратация и замыкание кольца (10).
Амидная группа этого соединения превращается в амидиновую группу. Атом азота происходит из боковой цепи глутамина; в этой реакции затрачивается одна молекула АТР. Рибонуклеотид фор.иилглицинамидина встунасе затем в реакцию замыкания кольца с образованием рибонуклсоеида 5-аминоимидазола. Этот промежуточный продукт содержит полное пятичленное кольцо пури- нового остова. Теперь начинается следующий этап синтеза скелета пурина — образование шестнчленного кольца (рис. 22.7). Три из шести а~омов этого кольца уже присутствуют в рибонуклеотиде аминоимидазола.
Три другие атома происходят нз СО, аспартата и формилтетрагидрофолята. Следующий атом углерода шестичленного кольца вводится путем карбоксилирования рибонуклеотида аминоимидазола, приводящим к образованию рибонуклсотида 5-аминоимидаэол-4-карбоновой кислоты. Затем аминогруппа аспартата реагирует с карбоксильной группой этого промежуточного продукта с образованием рибонуклсоеида 5-аминоимидазол-4-1т'-сукцинокарбоксамида. На образование этой амидной связи затрачивается молекула АТР. В следующей реакции углеродный скелет остатка аспартата отщепляется в виде фумарата, и образуется рибонуклеотил 5-аминоимидазол-4-карбоксамида. Следует отметить, что в результате этих двух реакций карбоксилат превращается в амид.
Таким образом, из аснареаеа в нуриновое кольцо включается только атом азота. Последний атом пуринового кольца происходит из Х'о-формилтетрагидрофолята. В результате образуется рибонуклсоеид 5-формамидоимидазол-4-карбоксамида.; он претерпевает дегидратацию и замыкание кольца, давая инозинат (1МР), содержащий полный пуриновый скелет, Пуриновое основание, входящее в сос~ав инозината, называется гилоксанеин.
22.5. АМР и ОМР образуются нз 1МР Инозинат (инозинмонофосфат, 1МР) — предшественник АМР и ОМР (рис. 22.8). Адснилат синтезируется из инозината путем ввеления амииогруппы по С-6 положению вместо карбонильного кислорода. Амино- 22. Биосинтез нунлеотндов 259 н -оос — сн — с — соо ИН ! и- с И« С ~~сн нс с„у И Рибовв-Р ИН, ИФ нс,,с и' и Работ Р Авеиияат (амР) о (! ни с с «сн нсвт с и Рябова-Р Алоннпооукцннвт И )! ~~с н о=с с г и Рябова-Р иповннвт бМР) Кеантнпвт нэ 1)ТР (раэд. 22.13) и прн иреврашении цитруллина в аргинин в цикле мочевины (разд. 18.5).
Общий принцип этих реакций заключается в том, что кирбопилъпнй кислород преврощаетгя в какое-то производное, которое легко может вступить в реакцию замещения омипогруппой. Таутомерная форма карбонильной группы реагирует с АТР (или с СтТР) и образует фосфорный эфир, который атакуется нуклеофильным амином (рис. 22.9). Затем неорганический фосфат отщепляется от тетраэдрического переходного комплекса и реакция завершается. В качестве атакующего амина может выступать )х)Нз, амидная группа боковой цепи глутамина или а-аминогруппа аспартата.На промежуточной стадии реак- и ! С=О с — + и' Рнс.
22.9. Рне. 22.8. АМР и СМР синтезируются из 1МР. группу поставляет аспартат путем присоединения этой аминокислоты к рибонуклеотиду и последующего удаления фумарата. СТР— донор высокоэнергетической фосфатной связи при синтезе адвнилогукцината из инозита и аспартата. Отщепление фумарата от аденилосукцината и от рибонуклеотида 5-аминоимидазол-4-)И-сукцинокарбоксамида катализируется одним и тем же ферментом. Гуа пилат (инозинмонофосфат, !лМР) синтезируется путем окисления инозината и последующего введения аминогруппы в положение С-2. )чАТ)+ — акцептор водорода при окислении инозината до ксантилата (ксантинмонофосфата, ХМР).
Затем аминогруппа боковой цепи глутамина переносится на ксантилат. В этой реакции тратятся две высокоэнергетические связи, так как АТР расщепляется на АМР и РР„ который затем гидролизуется. При превращении инозината в аденилат н гуанилат карбонильный атом кислорода замещается аминогруппой. Сходное замещение происходит при синтезе рибонуклеотида формилглицинамида из соответствующего амидного предшественника (реакция 4 на рис. 22.б) при образовании СТР Часть 111. Биосинтез 260 предшественников макромолекул о )! ни с с х~сн н,и — с с И Рнбова -Р Гуаиняат бвмР) й й О АТР АОР с — с- л — с — с — ' — с й' й' О 0 0 Р й О О С вЂ” ИН т —" С й' и' Инг Механизм реакции замещения карбонильного кислорода аминогруппой. та и гуанилата; Гилоксантин + ФРПФ вЂ” Инозинат + + РР,, Гуанин + ФРПФ вЂ” Гуанилат + РР,. Многообразие и эффективность путей использования пуринов можно продемонстрировать также иа примере биосиитеза гистидина.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
