Пуриновий синтез

За допомогою Пуриновий синтез все живе виробляє пурини. Пурин є компонентом бази ДНК гуаніну та аденіну, а також важливим енергоносієм АТФ.

Що таке синтез пурину?

Синтез пурину - це біохімічний процес, в кінці якого утворюються пурини. Пурини - це органічні сполуки, які зустрічаються у всьому живому. Пурини виготовляють із сировини α-D-рибоза-5-фосфату. Клітина людини перетворює речовину в кілька етапів. Ферменти каталізують цей процес і сприяють перетворенню одного проміжного продукту в інший.

По-перше, фермент перетворює α-D-рибозу-5-фосфат у α-D-5-фосфорибозил-1-пірофосфат (PRPP) шляхом розширення молекули. Після цього відбувається перетворення PRPP і глутаміну в 5-фосфорибосиламін і глутамат. Тоді організм вже не може використовувати речовини для синтезу інших продуктів, а лише для синтезу пурину.

Додавання гліцину створює рибонуклеотид аміду гліцину, який перетворює фермент у рибонуклеотид аміда формилгліцину, а потім перетворює його у амідин фосфорибозилформілгліцину та глутамінову кислоту. Монофосфат інозину (ІМП), нарешті, утворюється через проміжні продукти 5-аміноімідазолу рибонуклеотид, 5-аміноімодазол-4-карбоксилатрібонуклеотид, SAICAR, AICAR та FAICAR. Клітини можуть використовувати ІМП безпосередньо для отримання аденозину, гуаніну та ксантозину.

Пурини не існують як вільні молекули, але завжди пов'язані з іншими молекулами у вигляді нуклеотидів. Готова молекула пурину складається з вуглекислого газу, гліцину, двох разів 10-формилтетрагідрофолієвої кислоти, глутаміну та аспарагінової кислоти.

Функція та завдання

Частина генетичної інформації, що зберігається в дезоксирибонуклеїновій кислоті (ДНК), складається з пуринів. ДНК складається з будівельних блоків, нуклеотидів. Вони складаються з молекули цукру (дезоксирибоза), фосфорної кислоти та однієї з чотирьох основ. Основи аденіну та гуаніну є пуриновими основами: їх основна структура - пурин, з яким зв'язуються інші молекули.

Крім того, пурин є компонентом аденозинтрифосфату (АТФ). Це первинне джерело енергії в організмі людини. Енергія хімічно зберігається у формі АТФ і доступна для численних завдань. М'язи використовують АТФ для руху, як і деякі процеси синтезу та інші процеси. У м'язах АТФ також має ефект пластифікатора: Це забезпечує, що нитки м’язів можуть відділятися один від одного. Відсутність АТФ після смерті, таким чином, призводить до жорсткості мортису.

З метою вивільнення зв'язаної енергії клітини та органели розщеплюють АТФ на аденозиндифосфат та аденозинмонофосфат. Розщеплення виділяє приблизно 32 кДж / моль. Крім того, ATP використовується для передачі сигналів. Всередині клітин він має функцію регуляції обміну речовин. Наприклад, він служить косубстратом кіназ, до складу якого входить також стимульована інсуліном протеїнкіназа, яка відіграє певну роль у зв’язку з цукром у крові. Поза клітинами АТФ діє як агоніст пуринергічних рецепторів і допомагає передавати сигнали нервовим клітинам. АТФ з'являється, серед іншого, в передачі сигналу в контексті регуляції кровотоку та запальної реакції.

Хвороби та недуги

Синтез пурину - це складний біохімічний процес, в якому легко можуть виникнути помилки. Для того, щоб пурин був створений, спеціалізовані ферменти повинні поступово перетворювати різні речовини. Мутації можуть означати, що ці ферменти не кодуються належним чином. Генетичний матеріал містить інформацію про те, як клітини повинні синтезувати ферменти. Ферменти складаються з білка, який, у свою чергу, складається з довгих ланцюгів амінокислот. Кожна амінокислота повинна знаходитись у потрібному місці, щоб фермент знаходився у правильній формі та функціонував належним чином.

Помилки можуть виникати не тільки у виробленні ферментів, але і в генетичному коді.Мутації гарантують, що збережена інформація призводить до несправних або неповних ланцюгів амінокислот. Такі мутації також можуть впливати на ферменти, що беруть участь у синтезі пурину. Захворювання, що виникають внаслідок цього, відносяться до категорії захворювань обміну речовин і є спадковими.

Наприклад, мутація гена PRPS1 викликає порушення синтезу пурину. PRPS1 кодує фермент рибозу фосфат-дифосфокіназу. Мутація викликає занадто активний фермент. Завдяки різним процесам ця перенасиченість збільшує ризик подагри. Подагра (урикопатія) - переривчасте захворювання. Хронічна подагра розвивається після декількох гострих спалахів. Хвороба руйнує суглоби; Зміни в руках і ногах часто особливо добре видно. Біль у суглобах, запалення та підвищення температури - також симптоми подагри. Крім того, деформації суглобів, зниження працездатності, камені в нирках та ниркова недостатність можуть проявлятися в довгостроковій перспективі.

Однак дефектний синтез пурину може проявлятися не тільки при подагрі. Інша мутація гена PRPS1 викликає зниження активності ферменту рибози фосфат-дифосфокінази. В результаті виникає синдром Розенберга-Чуторіана. Ця мутація також є можливою причиною певної форми глухоти.

Інші гени також кодують ферменти, що беруть участь у синтезі пурину. Ген ADSL також є одним з них. Мутації гена ADSL призводять до дефіциту аденілосукцинатного ліази. Цей дефіцит є рідкісним спадковим захворюванням і успадковується як аутосомно-рецесивна ознака. Хвороба проявляється у новонароджених, але може з’явитися і лише в дитячому віці. Захворювання досить неспецифічне, наприклад, при інтелектуальній ваді, епілепсії та порушеннях поведінки, схожих на аутизм.

Мутації гена ATIC також можуть порушити синтез пурину. Цей розділ генетичної інформації кодує біфункціональний білок синтезу пурину, що призводить до розвитку рибосидурії AICA. У літературі зафіксовано лише один випадок зниження інтелекту, вродженої сліпоти та зміни форми колін, ліктів і плечей.