嘌呤核苷酸合成顺序(嘌呤核苷酸合成)

出人意料的是,体内嘌呤核苷酸的合成并非先合成嘌呤碱基,然后再与核糖及磷酸结合,而是在磷酸核糖的基础上逐步合成嘌呤核苷酸。另外,还有人想知道,核苷酸在细胞哪里合成,你知道嘌呤核苷酸合成顺序一起来看看吧!

核苷酸在细胞哪里合成

核苷酸的合成途径有从头合成与补救途径两种。碱基的从头合成是在含有磷酸核糖的条件下进行的,直接合成出NMP,而不是先合成碱基,再生成核苷与核苷酸。所以核酸分解代谢产生的核苷与碱基不能直接加入从头合成途径,而是需要专门的酶催化生成NMP才能被利用,所以称为补救途径(salvagepathway)。

嘌呤核苷酸的从头合成途径首先要合成IMP,后者可以转化为AMP和GMP。IMP的合成从PRPP(磷酸核糖焦磷酸)开始,共10步,先生成咪唑环,再生成次黄嘌呤。PRPP由5-磷酸核糖与ATP在磷酸核糖焦磷酸激酶(也称PRPP合成酶)催化下生成,相当于磷酸核糖的活化形式。

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PRPP的合成。引自themedicalbiochemistrypage

第一步反应由谷氨酰胺的氨基取代焦磷酸,开始在磷酸核糖之上构建咪唑环。之后依次连接甘氨酸、甲川基和氨基后环化,生成5-氨基咪唑核苷酸(AIR)。然后再羧化,得到天冬氨酸的氨基,甲酰化,最后脱水闭环,生成IMP。

第二阶段中有一个中间产物AICAR值得一提,它也是组氨酸合成时放出的一个产物,可以加入嘌呤合成途径中来。其实PRPP也是一个多用途分子,组氨酸和色氨酸的合成都会用到此物。

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IMP合成途径。引自themedicalbiochemistrypage

IMP得到氨基即可生成AMP,但这个氨基来自与天冬氨酸,所以要先生成腺苷酸基琥珀酸,再裂解放出延胡索酸(富马酸)。第一个反应由腺苷酸基琥珀酸合成酶(ADSS)催化,GTP提供能量。第二个反应由腺苷酸基琥珀酸裂解酶(ADSL)催化。

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AMP和GMP的合成。引自themedicalbiochemistrypage

AMP的合成反应也是腺苷酸循环的一部分,也称为嘌呤核苷酸循环。这个循环除用于天冬氨酸脱氨以外,还对骨骼肌具有特殊意义。骨骼肌活动加强时需要增加三羧酸循环,但往往回补反应缺乏。此时腺苷酸循环产生的延胡索酸可以补充草酰乙酸的不足。

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嘌呤核苷酸循环。引自themedicalbiochemistrypage

IMP可被次黄嘌呤核苷酸脱氢酶(IMPDH)氧化生成黄嘌呤,再由鸟苷酸合成酶(GMPS)催化,接受谷氨酰胺的氨基,生成GMP。

AMP与GMP的合成是互相影响的。ADSS需要GTP,而GMPS又需要ATP。这导致其中一种NTP的积累会消耗自身来加速另一种的合成,最后使二者浓度接近。这也是细胞调控核苷酸平衡的手段之一。

嘌呤核苷酸的补救途径主要涉及3个酶,腺苷激酶(ADK)、腺嘌呤磷酸核糖转移酶(APRT)和次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)。三个酶都催化生成NMP,但ADK的底物是腺苷,消耗ATP;后两个酶的底物是相应嘌呤,消耗的是PRPP。有些文献仅将后两个酶归入补救途径。

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嘌呤代谢的补救途径。引自themedicalbiochemistrypage

补救途径听起来似乎不太重要,其实非常关键。它一方面减轻了从头合成的压力和膳食需求,另一方面也减轻了嘌呤核苷酸降解及排出的压力。所以三个酶的缺乏都会导致严重问题。

先天缺乏HGPRT导致莱施-奈恩综合征(Lesch-Nyhan syndrome)。这是一种X-连锁隐性遗传,由于补救途径异常而导致从头合成加速,所以尿酸水平升高,导致严重gout。不仅如此,大脑中HGPRT活力高,对补救途径依赖较大。补救途径异常会导致神经系统功能障碍,严重时会发生自残行为。别嘌呤醇只能降低尿酸浓度,不能缓解神经系统异常,无法防止autotomy。所以常用的手段只有切除牙齿。

ADK也具有重要作用。在脑中,腺苷可以调节神经元兴奋与神经递质释放。腺苷受体属于GPCR,参与睡眠、运动、焦虑、认知和记忆等过程。腺苷灭活的主要方式就是被星形胶质细胞摄取后,被ADK催化生成AMP。所以ADK与大脑功能密切相关。

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腺苷激酶与神经系统腺苷代谢。引自Open Drug Discov J. 2010 Jan 1; 2(3): 108–118.

小小夏雪

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当一个人不再宝贵的时候,过去那种友朋云集,车马盈门的热闹场景就顿时不见了,门前变得冷冷清清。

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