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Síntesis de nucleótidos
Síntesis de purinas
La
Lasíntesis
síntesisde
denovo
novode
de purinas
purinasrequiere
requierePRPP,
PRPP,la
lafundación
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sobre
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construyela
labase
basepaso
pasoaapaso.
paso.
*
**ooribosa
ribosaPPpirofosfokinasa
pirofosfokinasa
El primer paso dedicado es el
desplazamiento del PPi por
amonio.para producir 5phosphoribosil-1-amina, con la
amina en configuración ß. La
amidotransferasa asume la
conformación activa sólo luego de
que se unen el PRPP y la
glutamina. Al igual que en la
carbamil fosfato sintetasa, el
amonio que se genera por
hidrólisis de Gln pasa por un canal
interno para alcanzar al PRPP sin
llegar a estar en solución.
Gln PRPP
amino
transferasa
El grupo carboxilato de una Gly es activado por fosforilación y
El grupo carboxilato de una Gly es activado por fosforilación y
luego ligado al grupo amino de la fosforibosilamina. Se forma
luego ligado al grupo amino de la fosforibosilamina. Se forma
un nuevo enlace amida y el grupo amino de la glicina actuará
un nuevo enlace amida y el grupo amino de la glicina actuará
como nucleófilo en el próximo paso.
como nucleófilo en el próximo paso.
GAR sintasa
GAR
Se activa un formato que se añade al grupo amino para formar
Se activa un formato que se añade al grupo amino para formar
FGAR. En algunos organismos se requieren 2 enzimas para
FGAR. En algunos organismos se requieren 2 enzimas para
este paso. Una transfiere en grupo formilo desde el N10este paso. Una transfiere en grupo formilo desde el N10formiltetrahidrofolato. La otra activa al formato como formil
formiltetrahidrofolato. La otra activa al formato como formil
fosfato, que se añade directamente al grupo amino de la Gli.
fosfato, que se añade directamente al grupo amino de la Gli.
GAR trans
formilasa
FGAR
El grupo amida interno se activa y convierte en
El grupo amida interno se activa y convierte en
una amidina mediante la adición de amonio que
una amidina mediante la adición de amonio que
viene de Gln.
viene de Gln.
Amido transferasa
FGAM
El producto de esta reacción, el FGAM, se cicla
mediante una ciclasa (o aminoimidazol ribótido
sintasa) para dar el anillo imidazol de las purinas.
Aunque el paso es termodinamicamente
favorable, se gasta un ATP para asegurar la
irreversibilidad. Se añade un P del ATP para
activar el grupo carbonilo y es desplazado por el
N unido a la ribosa. Hay una reación
intramolecular en la cual el nucleófilo y el
carbono activado con P están en la misma
molécula.
AIR
El bicarbonato es activado por fosforilación y luego atacado
El bicarbonato es activado por fosforilación y luego atacado
por un grupo amino exociclico. En mamíferos la reacción no
por un grupo amino exociclico. En mamíferos la reacción no
requiere ATP.
requiere ATP.
aminoimidazol ribótido
carboxilasa
El producto de la reacción se rearregla para transferir el carboxilato al
El producto de la reacción se rearregla para transferir el carboxilato al
anillo.
anillo.
CAIR
CAIR
El carboxilato del imidazol se fosforila y
El carboxilato del imidazol se fosforila y
el P es desplazado por el grupo amino
el P es desplazado por el grupo amino
del aspartato. Así, en 6 pasos se unen
del aspartato. Así, en 6 pasos se unen
Gli, formato, amonio, bicarbonato y
Gli, formato, amonio, bicarbonato y
Asppara formar un intermediario al que
Asppara formar un intermediario al que
sólo le faltan 2 átomos para la formación
sólo le faltan 2 átomos para la formación
del anillo de purina. La enzima es la
del anillo de purina. La enzima es la
Succinilamino-imidazol carboxamida
Succinilamino-imidazol carboxamida
ribótido sintasa
ribótido sintasa
SAICAR
Se elimina fumarato, un intermediario del CK, dejando el átomo de N
Se elimina fumarato, un intermediario del CK, dejando el átomo de N
unido al anillo imidazólico. Este paso es parecido al de la conversion
unido al anillo imidazólico. Este paso es parecido al de la conversion
de citrulina en Arg en el ciclo de la urea y las enzimas son homólogas.
de citrulina en Arg en el ciclo de la urea y las enzimas son homólogas.
SAICAR
AICAR
adenylosuccinate lyase
Se añade un grupo formilo donado por N10Se añade un grupo formilo donado por N10formiltetrahidrofolato para formar un intermediario que se cicla
formiltetrahidrofolato para formar un intermediario que se cicla
perdiendo agua para formar inosinato.
perdiendo agua para formar inosinato.
FAICAR
aminoimidazol carboxamida
ribótido transformilasa
Deshidratación
Deshidrataciónespontánea
espontáneaseguida
seguidade
deciclización
ciclización
IMP ciclohidrolasa
La
Lavía
víase
seramifica
ramificapara
paraformar
formarAMP
AMPyyGMP
GMP
Adenilo succinato
sintasa
Adenilo succinato
liasa
GMP sintetasa
IMP DH
Regulación
Regulaciónde
delalavía
vía
1. PRPP sintetasa: inhibida parcialmente por niveles elevados de purinas MN
1. PRPP sintetasa: inhibida parcialmente por niveles elevados de purinas MN
2. Gln PRPP aminotransferasa: inhibida sinergísticamente por AMP y GMP
2. Gln PRPP aminotransferasa: inhibida sinergísticamente por AMP y GMP
3. Adenilo succinato sintetasa: inhibida por AMP
3. Adenilo succinato sintetasa: inhibida por AMP
4. IMP deshidrogenasa: inhibida por GMP
4. IMP deshidrogenasa: inhibida por GMP
Las bases purínicas libres derivadas de la degradación de ANs o de la dieta, pueden ser
unidas al PRPP para formar nucleósido monofosfatos, en una reacción análoga a la de
formación de orotilidato. Dos enzimas de recuperación o salvataje con especificidades
diferentes recobran las purinas.
La adenina fosforibosiltransferasa cataliza la formación de adenilato, mientras que la
hipoxantina-guanina fosforibosiltransferasa (HGPRT) cataliza la formación de guanilato y de
inosinato (IMP), el precursor de GMP y AMP. Vías similares existen para pirimidinas: la
pirimidina fosforibosiltransferasa reconecta uracilo (pero no citosina) al PRPP
Adenina + PRPP Æ adenilato + PPi
Guanina + PRPP Æ guanilato + PPi
Hipoxantina + PRPP Æ inosinato + PPi
El ciclo de nucleótidos de purina cumple una función importante en el músculo. La
generación de fumarato provee al músculo con la única vía anaplerótica para suministrar
intermediarios al CK. Durante el ejercicio sostenido se utiliza proteína muscular para
brindar el grupo amino necesario para formar Asp mediante trasaminación. La
mioadenilato deaminasa es una isoenzima específica de este tejido y su deficiencia
provoca calambres, fatiga y dolores musculares.
Síntesis de pirimidinas
ATCasa es un hexámero
de 3 SUC y 3 SUR. Las
SR tienen el sitio de
unión de CTP
+ 2 mM ATP
Síntesis de carbamil fosfato. Es el primer paso de la vía. En la reacción inicial el
bicarbonato es fosforilado por ATP en un dominio ATP grasp. Luego, el amonio reacciona
para dar ác. carbámico que es fosforilado por una segunda molécula de ATP.
Gln + HCO3- + 2 ATP + H2O Æ carbamilP + Glu + 2 ADP + 2 Pi
Canalización de sustrato en la CPS
aspartato transcarbamilasa
carbamil aspartato
dehidratasa
dihidroorotato DH
orotato fosforibosil
transferasa
Esta carboxilasa es una de las enzimas más eficientes que existen.
En su ausencia, la decarboxilación tendría lugar 1 vez cada 78
millones de años; en su presencia 1 vez por segundo, es decir un
incremento en la velocidad de 1017 veces.
orotidina-5'-fosfato
carboxilasa
CTP sintetasa
Los NMP son interconvertibles
UMP kinasa
UMP + ATP ' UDP + ADP
Alta especificidad
NDP kinasa
XDP + YTP ' XTP + YDP
Amplia especificidad
Síntesis de timidilato
Timidilato sintasa
N5, N10-metilenTHF
glicina
Ser OH
Metil transferasa
serina
DHFR
Síntesis de desoxirribonucleótidos
Las RN reductasas de distintos organismos son una familia con
una marcada diversidad, pero todas poseen el mismo
mecanismo y su estructura tridimensional indica que son
homólogas. La de E. coli en aerobiosis es una de las más
estudidas y consiste de dos subunidades: R1 (dímero de 87-kd)
y R2 ( dímero de 43-kd)
R1, donde
ocurre la
reducción
R2, donde se genera un radical libre
Cada cadena R2 posee un radical estable tirosilo con un
electrón desapareado en su anillo. Este radical es
generado por un centro férrico que posee dos iones Fe3+
ligados por un ión oxido (O2-).
La RN reductasa posee diferentes sitios de regulación
Un electron se transfiere desde una Cys en R1 al radical Tyr en R2,
generando un radical tiilo muy reactivo.
El radical S· toma un átomo de H del C-3′ de la ribosa
El radical en C3′ causa la
remoción del OH- del C2′.
Combinado con un H de un
segundo residuo de Cys se
elimina el ion OH- como agua.
Se transfiere un H desde una tercera Cys, el O de
C2 captura un H del Glu.
El radical C3′ recaptura el H que perdiera originalmente
Un electron es transferido desde R2 para
reducir el radical tiilo. El desoxiRN puede
abandonar el sitio activo.
La síntesis de dTMP es
un blanco de
medicamentos
anticancerosos
Fluorouracilo: un inhibidor suicida
El metotrexato es un inhibidor competitivo (Ki > 1 nM) de la DHF
reductasa
DHF
metotrexato
El AB trimetoprim, un análogo de folato que se
une mucho más fuertemente a la DHF
reductasa bacteriana que a la de mamíferos
Trimetoprim
Excretado por:
Ac. Úrico: Primates, aves,
Reptiles, insectos
urato
oxidasa
Alantoína: la mayoría de los
mamíferos, menos primates
alantoinasa
Alantoato: peces con
esqueleto óseo
alantoicasa
glioxilato
Urea: anfibios, peces
cartilaginosos
ureasa
Invertebrados marinos
Evolución de estrategias secretorias y de osmoregulación
Ác. úrico
Aves y tortugas
marinas
Glándulas
de sal
Aves
Mamíferos
marinos y del desierto
Riñones de
alta efic.
Mamíferos
Anfibios
Peces
pulmonados
La mayoría de los
invertebrados, insectos
acuát. y peces
Cél. de cloruro
Reptiles
Tiburones
Insectos
Amonio
Urea
tubos de Malpighi
tolerancia
a la urea
Osmoconformeros