Download Síntesis de Purinas y Degradación de purinas y primidinas

Biosíntesis de purinas. Las primeras investigaciones de la biosíntesis
de las purinas incluyeron un marcado isotópico.
El ácido úrico fue la primera purina en ser descubierta. En 1776, Karl W.
Scheele y Torbern Bergman demostraron que este compuesto está presente en la
orina humana y en las piedras de la vejiga. Un siglo después, se descubrió que la
mayor parte del nitrógeno ingerido por las gallinas adultas era excretado como ácido
úrico. Los químicos del siglo diecinueve comprobaron que, en los pájaros y en
muchos reptiles, el principal producto final del metabolismo del nitrógeno es el ácido
úrico, análogo a la urea en el metabolismo de los mamíferos.
En 1936, H. A. Krebs (cuando no!) y sus colegas realizaron experimentos que
sirvieron de base para la comprobación completa de la vía que produce los
nucleótidos de purina. Demostraron que en las palomas, la incorporación de
amoniaco (NH3) en ácido úrico se hace en dos etapas. Primero el amoniaco es
incorporado en hipoxantina en el hígado. Enseguida, la hipoxantina es oxidada en el
riñón a ácido úrico en una reacción catalizada por la xantina oxidasa. Hasta los años
50, muchos químicos consideraban que las purinas de los ácidos nucleicos
provenían de una vía diferente a la usada por los pájaros, que forman la hipoxantina
como un intermediario de la excreción de nitrógeno. No obstante, los experimentos
con moléculas precursoras marcadas isotópicamente demostraron que las purinas
de los ácidos nucleicos y el ácido úrico provenían de los mismos precursores y vías.
Entonces, se utilizaron homogenados de hígado de paloma —un tejido en el cual se
sintetizan activamente las purinas— como una fuente conveniente de enzimas para
el estudio de las etapas en la biosíntesis de las purinas. La vía encontrada en el
hígado de las aves también fue encontrada en otros organismos.
En los años 40 se utilizaron isótopos de carbono y de nitrógeno para marcar
compuestos sencillos como 13CO2, H13COO- (formiato), 13[C]-glicina y 15[N]-glicina,
que fueron incorporados en los estudios metabólicos. Estos compuestos se
administraron a palomas y ratas, y después de su incorporación y procesamiento
metabólico, se aisló el ácido úrico excretado y se lo degradó químicamente para
detectar la posición en el ácido úrico de los átomos marcados de carbono y de
nitrógeno. Así pudo dilucidarse la procedencia de cada uno de los átomos del
esqueleto básico de las purinas. El carbono del dióxido de carbono es incorporado
en C-6, el carbono del formiato en C-2 y C-8, el N-1 provenía del aspartato, N-3 y N9, del nitrógeno amido de la glutamina y C-4, C-5, y N-7, de la glicina.
CO 2
Glicina
7
Aspartato
6
N
5
N
4
N
8
9
2
N
3
Glutamina
Formiato
1
Como ya dijimos, la biosíntesis de purinas se realiza sobre la ribosa-fosfato,
por lo que en la primer reacción de esta ruta se requiere fosforribosil pirofosfato
(PRPP). Por lo mismo, el producto final de esta ruta biosintética no es la base
hipoxantina, sino su 5’-ribonucleótido, denominado inosina 5’-monofosfato (IMP o
inosinato). La hipoxantina detectada en el hígado de aves por Krebs y sus colegas
se formó por la acción de las enzimas de degradación que catalizan la remoción de
los grupos azúcar y fosfato de los nucleótidos. La vía de novo de la síntesis de la
purina comprende una serie de intermediarios que contienen el azúcar unido a
esqueletos incompletos de lo que finalmente constituirá el anillo básico de las
purinas. Debido a su complejidad e inutilidad práctica nos abstendremos de incluir
los nombres completos de cada uno de los intermediarios en esta ruta de síntesis.
Sin embargo, sí nos detendremos en analizar sus estructuras químicas y las
reacciones en las que intervienen.
En la figura se ilustra la vía de novo para el IMP, que es ensamblado en diez
etapas (indicadas con los números en rojo). El orden en el cual los átomos son
adicionados es el siguiente: N-9 de glutamina; C-4, C-5 y N-7 de glicina; C-8 de 10formiltetrahidrofolato; N-3 de glutamina; C-6 del CO2, N-1 de aspartato; C-2 de l0formiltetrahidrofolato. Nótese que primero se completa el anillo imidazol de 5 átomos
(etapa 5) y después la estructura del anillo de seis miembros (etapa 10).
Explicaremos con detalle sólo algunas pocas etapas.
La vía se inicia con el desplazamiento del grupo pirofosforilo de PRPP por el
nitrógeno amídico de la glutamina, reacción catalizada por la glutamina-PRPP
amidotransferasa (etapa 1 en la figura de más abajo). El grupo amino del producto
fosforribosilamina, es entonces acilado por la glicina para formar glicinamida
ribonucleótido (etapa 2). El mecanismo de esta reacción, implica la formación de un
intermediario glicil-fosfato, que finalmente permite incorporar el grupo glicina sobre
el nitrógeno de la fosforribosilamina. Este mecanismo, se asemeja al de la glutamina
sintetasa, la cual tiene al glutamil-fosfato como intermediario, antes de formar el
enlace entre el glutamilo y el nitrógeno.
Enseguida (etapa 3), un grupo formilo aportado por el 10-formiltetrahidrofolato
es incorporado sobre el grupo amino destinado a convertirse en el N-7 del IMP. En
la etapa 4, una amida es convertida en una amina, (R)-HN—C=NH, en una reacción
dependiente de ATP que requiere glutamina como el donador de nitrógeno. La
enzima que cataliza esta etapa, una amidotransferasa, es inhibida irreversiblemente
por los antibióticos que son análogos de la glutamina, por ejemplo, la azaserina y la
6-diazo-5-oxo-norleucina. Estos compuestos, reaccionan con un grupo sulfhidrilo de
la enzima modificando, por una unión covalente, el sitio activo.
La etapa 5 es una reacción de deshidratación que permite cerrar el anillo y
requiere ATP. En la etapa 6, el CO2 es incorporado fijándose en el carbono que se
convertirá en el C-5 de la purina. En algunos organismos, esta carboxilación es
inusual ya que ni la biotina, ni el ATP son necesarios. El C-5 del anillo imidazol es
un nucleófilo activado porque en parte es una enamina (H2N—C=C), con el grupo
NH2 que es análogo al grupo OH de un enol. El mecanismo por el cual este
nucleófilo reacciona con el CO2 electrofílico se muestra en la siguiente figura.
En las dos etapas que siguen (7 y 8), el grupo amino del aspartato es
incorporado dentro del sistema anular de la purina en crecimiento. Primero, el
aspartato se une al grupo carboxilo recientemente adicionado para formar una
amida, específicamente una succinilcarboxamida. Entonces, una liasa,
adenilosuccinato liasa, cataliza una reacción no hidrolítica de ruptura que libera
fumarato. Este proceso en dos etapas da como resultado la transferencia de un
grupo amino que contiene el nitrógeno destinado a convertirse en N-1 del IMP.
O
C
H2 C
O
H O P OH
O
CH2 O
HO
NH2
O
HO P OH
Gln 1
O
Glu
CH2 O
O
O
O P O P OH
OH OH
H2O
OH
5-fosfo-ribosil-1-pirofosfato
PRPP
O
HO
HO
O
P
O
OH
2
NH2
OH
HO
ATP
OH
ADP + Pi
P OH
OH
O
HO P OH
H2 N
O
CH2
C
CH2 O
O
N
H
Glicina
OH
10-formiltetrahidrofolato
O
H2O
2
HO
P
3
OH
Tetrahidrofolato
OH
O
H
HO P OH
N
O C
CH2
O
CH2 O H
C
N
NH
H
O
HO P OH
N
HO C
CH
O
C
CH2 O H
N
NH2
H
HO
HO
OH
O
H
HO P OH
N
O
CH2
O
C
C
CH2 O H
O
N
H
4
Glu
OH
Gln
HO
ATP + H2O
ADP + Pi
OH
ATP
5
O
ADP + Pi
O
HO P OH
N
CH
O
HC
CH2 O
C
N
NH2
H2 N
OH
C
CH
CH2
O
O
C
HO P OH
N
HO
O
C
C
O
OH Apartato
HC
CH2 O
C
N
NH2
O
O O
OH
HO P OH
C
N
C
C
O
N CH
HC
H CH
CH2 O
C
2
N
NH2
HO
HO
OH
HO
CO2
OH
HO
ATP
C
O
OH
ADP + Pi
7
6
O
8
C
OH
CH
CH
O
O
HO P OH
N
C
O
C
NH
HC
CH2 O
C
CH
N
N
C
HO
O
Fumarato
O
O
HO P OH
N
C
C
NH2
O
HC
H
CH2 O
C
N
N C OH
10
HO
O
O
HO P OH
N
C
C
O
NH2
HC
CH2 O
C
N
NH2
OH
HO
9
HO
OH
Inosina-5'-monofosfato
IMP
H2O
O
O
HO P OH
N
C
C
NH2
O
HC
H
CH2 O
C
N
N C O
H
HO
OH
10-formiltetrahidrofolato
Tetrahidrofolato
OH
En la etapa 9, la cual se asemeja a la etapa 3, el 10-formiltetrahidrofolato
dona un grupo formilo al grupo amino nucleófilo de la aminoimidazol carboxamida
ribonucleótido. En la última etapa, 10, el nitrógeno amídico se condensa con el
grupo formilo cerrando el anillo que completa el sistema purina del IMP.
La síntesis de novo de IMP consume considerable energía. El ATP es
convertido en AMP durante la síntesis del PRPP. También las etapas 2, 4, 5 y 7 son
dirigidas por la conversión de ATP en ADP. Si se analiza la síntesis de purinas
desde la etapa inicial de la incorporación del NH4+, se requiere energía adicional del
ATP para la síntesis de glutamina a partir de glutamato y amoniaco.
Síntesis del AMP y GMP . Estos nucleótidos se sintetizan a partir de
IMP, por medio de dos rutas diferentes. Cada una de las rutas, requiere de dos
reacciones enzimáticas.
La biosíntesis de AMP a partir de IMP comprende dos etapas que se
asemejan estrechamente a las etapas 7 y 8 de la biosíntesis de IMP. Primero, el
grupo amino del aspartato se condensa con el grupo ceto de IMP en una reacción
catalizada por adenilosuccinato sintetasa dependiente de GTP (reacción 11).
Entonces la eliminación de fumarato del adenilosuccinato es catalizada por
adenilosuccinato liasa, la misma enzima que cataliza la etapa 8 de la vía de
novo(reacción 12). En la biosíntesis de arginina en el ciclo de la urea participan
etapas similares a estas reacciones de transferencia de amino.
O
OH
C
HO
C
O
O
C
HO
OH
P
O
OH
N
O
CH2
H2 N CH
C
HC
O
C
N
CH2
11
HO
N
O
HO
12
C
HC
O
N
C
C
NH
C
CH
N
Inosina-5'-monofosfato
IMP
GTP
C
N
CH2
C
HC
O
N
C
N
N
CH
CH
OH
Adenosina-5'-monofosfato
AMP
Kinasas,
Fosforilación
oxidativa
OH
GDP + Pi
ATP
NAD+
OH
NH2
P OH
O
HO
O
Fumarato
O
OH
CH2
N
NH
O
HO
Adenosil-succinato
O
P
C
CH
HC
HO
C
HO
O
Apartato
HO
O
H
C C C
H2
OH
N
11'
GTP
NADH + H +
H2O
Kinasas
O
HO
P
OH
N
O
CH2
HO
O
O
HC
O
N
12'
C
C
NH
C
C
N
H
OH
Xantosina-5'-monofosfato
XMP
Gln
HO
Glu
N
O
CH2
O
ATP+ H 2O
AMP + PPi
O
P OH
HO
HC
O
N
C
C
NH
C
C
N
NH2
OH
Guanosina-5'-monofosfato
GMP
En la conversión de IMP en GMP, el C-2 es oxidado en una reacción que
cataliza la IMP deshidrogenasa (reacción 11’). Esta reacción se efectúa por adición
de una molécula de agua al doble enlace C-2 = N-3 y la oxidación del hidrato por
NADP+. El producto de la oxidación es xantosina monofosfato (XMP). En seguida,
en una reacción dependiente de ATP, catalizada por la GMP sintetasa, el nitrógeno
amídico de la glutamina sustituye al oxígeno del C-2 de XMP (reacción 12’). En esta
etapa, el grupo ceto del C-2 del XMP se tautomeriza a enol antes de la
transaminación.
La síntesis de los nucleótidos de purina es regulada mediante retroinhibición.
Diversas enzimas que catalizan las etapas de la biosíntesis de los nucleótidos de
purina presentan, in vitro, un comportamiento cinético alostérico. La PRPP sintetasa
es inhibida por AMP, GMP e IMP. La enzima que cataliza la primera etapa en la ruta
de la síntesis de nucleótidos de purina, la glutamina-PRPP amidotransferasa,
también es inhibida alostéricamente por estos y otros nucleótidos purina.
Las vías que van del IMP al AMP y del IMP al GMP también son reguladas
por retroinhibición. La adenilosuccinato sintetasa es inhibida, in vitro, por el AMP o
por ATP, productos finales de esta rama, y la IMP deshidrogenasa es inhibida tanto
por XMP como GMP. Obsérvese que los productos finales inhiben tanto las etapas
iniciales comunes como a las enzimas después del punto de ramificación. Además,
el GTP es sustrato en la síntesis de AMP (etapa 11) y el ATP es sustrato en la
síntesis del GMP (etapa 12’), lo que permitiría equilibrar las concentraciones de
nucleótidos de purina en la célula.
Degradación de purinas. La degradación de purinas en primates, aves
y reptiles origina ácido úrico. Aunque la mayor parte de las moléculas libres de
purinas y pirimidinas se economizan, algunas moléculas son catabolizadas. Estas
moléculas son originadas por un exceso de nucleótidos ingeridos o por el recambio
intracelular (síntesis y degradación continuas), de los ácidos nucleicos.
En las aves, los reptiles y los primates (incluyendo a los humanos), los
nucleótidos de purina son convertidos en ácido úrico, el cual es excretado. Para las
aves y los reptiles, el ácido úrico es también el producto de excreción para la
eliminación del nitrógeno excedente proveniente del catabolismo de los
aminoácidos, una función llevada a cabo por la urea en los primates. Las aves y los
reptiles carecen de las enzimas que catalizan la degradación posterior del ácido
úrico, pero muchos organismos degradan el ácido úrico a otros productos.
En la figura de abajo se han resumido aquellas vías que van del AMP y del
GMP al ácido úrico. La remoción hidrolítica de fosfato de AMP y GMP produce
adenosina y guanosina respectivamente. La adenosina es desaminada a inosina por
la acción de la adenosina desaminasa. De modo similar, AMP se desamina a IMP
por la acción de la AMP desaminasa. La hidrólisis de IMP produce inosina, la cual
puede ser convertida en hipoxantina por fosforólisis. La fosforólisis de la guanosina
produce guanina. Ambas reacciones de fosforólisis (así como la fosforólisis de
varios desoxinucleótidos) son catalizadas por nucleótido de purina fosforilasa y
produce ribosa 1-fosfato (o desoxirribosa 1-fosfato), así como una base. La
adenosina no es un sustrato de la purina nucleósido fosforilasa de mamíferos.
La hipoxantina formada a partir de inosina, es oxidada a xantina y la xantina
es oxidada a ácido úrico, el producto final de esta degradación. Las dos reacciones
son catalizadas por la misma enzima, en algún caso interviene la xantina oxidasa y
en otro la xantina deshidrogenasa. En la reacción catalizada por la xantina oxidasa,
los electrones son transferidos al O2 para formar peróxido de hidrógeno, H2O2. La
xantina oxidasa, una enzima extracelular en los mamíferos, parece ser una forma
alterada de la enzima intracelular xantina deshidrogenasa, la cual genera los
mismos productos que la xantina oxidasa, pero transfiere los electrones al NAD+
para formar NADH. Las actividades de estas dos enzimas se llevan a cabo
ampliamente en la naturaleza y presentan una amplia especificidad de sustratos.
H2O
AMP
NH3
GMP
IMP
AMP
aminohidrolasa
H 2O
XMP
H2O
H 2O
H2O
5'-nucleotidasa
Pi
Pi
Pi
N
H2
HO C
HO
HC
O
N
N
N
H2
HO C
O
N
HO
H2O
NH3
NH
HC
CH
N
Adenosina
aminohidrolasa
OH
Adenosina
Pi
O
O
NH2
N
CH
O
N
H2
HO C
O
N
HO
OH
Inosina
N
NH
HC
N
NH2
OH
HO
Guanosina
Pi
Purina
fosforilasa
Ribosa-1
fosfato
Pi
N
N
N
H
OH
Ribosa-1
fosfato
O
N
NH
N
O
Pi
O
HC
NH
HC
Xantosina
Ribosa-1
fosfato
N
H
H2
HO C
NH
HC
CH
N
H
N
NH2
Guanina
Hipoxantina
H2O
Guanina
aminohidrolasa
O2 + H 2O
Xantina
oxidasa
NH 3
H2O2
O
N
NH
HC
N
H
N
H
O
Xantina
Xantina
oxidasa
O2 + H2O
H2O2
O
H
N
NH
O
N
H
N
H
O
Ácido úrico
Sus sitios activos contienen sistemas de transferencia de electrones bastante
complejos, que incluyen un centro de hierro-azufre, una molibdoproteína y FAD.
En la mayoría de las células, la guanina es desaminada a xantina, en una
reacción que es catalizada por la enzima guanasa (guanina aminohidrolasa) pero
aquellos animales que no tienen esta enzima excretan guanina como producto de
degradación de algunas purinas. Por ejemplo, los cerdos excretan guanina, pero en
cambio sí metabolizan la adenina hasta alantoína, el principal producto del
catabolismo de las purinas en la mayor parte de los mamíferos.
La gota es una enfermedad de los humanos causada por la sobreproducción
o la excreción inadecuada del ácido úrico. El ácido úrico es relativamente insoluble,
y cuando su concentración en la sangre es elevada, puede cristalizar en el cartílago
O
y los tejidos blandos, especialmente en el riñón, en los dedos de los pies y en las
articulaciones. La gota tiene varias causas, entre ellas la deficiencia parcial en la
actividad de la hipoxantina-guanina-fosforribosiltransferasa. Esta enzima es la que
permite recuperar las bases púricas que se están degradando cuando llegan al nivel
de hipoxantina o de xantina, o sea inmediatamente antes de su conversión en el
producto final, el ácido úrico. Así en esta enfermedad se obtiene una recuperación
menor de las purinas y una mayor producción catabólica de ácido úrico. La
enfermedad, también puede ser causada por una regulación defectuosa de la
biosíntesis de purinas. La gota puede ser tratada por la administración de alopurinol,
un isómero posicional C-7, N-8, sintético de la hipoxantina. Debido a que el
alopurinol es un inhibidor potente de la xantina deshidrogenasa, su presencia evita
la formación de niveles anormalmente elevados de ácido úrico. La hipoxantina y la
xantina son más solubles que el ácido úrico, y por consiguiente pueden ser
excretadas.
En la mayor parte de los organismos, el ácido úrico puede ser oxidado más
tarde. La urato oxidasa cataliza la conversión, dependiente de O2, del ácido úrico a
alantoína, H2O, y CO2. En este proceso, se abre el anillo de pirimidina del ácido
úrico. La alantoína es el producto principal de la degradación de purinas en la mayor
parte de los mamíferos (aunque no en los humanos, para quienes el producto final
es el ácido úrico). También es excretado por las tortugas, algunos insectos, y los
gastrópodos.
La enzima alantoinasa cataliza la apertura hidrolítica del anillo imidazol de la
alantoina para producir alantoato, la base conjugada del ácido alantoico. Algunos
peces de espina (teleosteos) tienen actividad de alantoinasa, pero no pueden
degradar el alantoato y por lo tanto excretan alantoato como el producto final de la
degradación de purinas.
CO2 + H 2O2
O
H
N
NH
O
N
H
N
H
Ácido úrico
H
N
O2 + H 2O
O
O
Urato
oxidasa
H 2O
O
C
NH2
C
N H N
H
H
Alantoína
O
NH2
O C
Alantoinasa
N
H
COOH
C
H
N
H
H2O
NH2
COOH
C
C
O
Ácido alantoico
Alantoicasa H
+ 2
O H2N
Glioxilato
H2O
NH2
C
CO2 + 2 NH3
O
Ureasa
Urea
La mayor parte de los peces, los anfibios y las moluscos de agua dulce son
capaces de metabolizar el alantoato en una etapa más. Estas especies contienen la
enzima alantoicasa, la cual cataliza la hidrólisis del alantoato a una molécula de
glioxilato y dos moléculas de urea. Así, en estos organismos, la urea es el producto
final del catabolismo de las purinas.
Finalmente, diversos organismos —que incluyen plantas, crustáceos, y
muchos invertebrados marinos— pueden hidrolizar la urea en una reacción que
cataliza la ureasa. Los productos de esta reacción son dióxido de carbono y
amoniaco. La ureasa se encuentra solamente en organismos en los cuales la
hidrólisis de la urea no trae consigo la toxicidad del amoniaco. Por ejemplo, en las
plantas, el amoniaco generado a partir de la urea, es asimilado con rapidez por la
acción de la glutamina sintetasa.
En 1964, Michael Lesch y William Nyhan, describieron una enfermedad
metabólica severa caracterizada por retardo mental, elasticidad semejante a
parálisis, y una rara tendencia hacia la automutilación. Los individuos que padecen
esta enfermedad, llamada síndrome de Lesch-Nyhan, raramente sobreviven a la
infancia. Las características bioquímicas prominentes de la enfermedad son la
excreción de hasta seis veces la cantidad normal del ácido úrico y una velocidad
muy aumentada para la biosíntesis de novo de purinas. La enfermedad es causada
por
una
deficiencia
hereditaria
de
la
enzima
hipoxantina-guaninafosforribosiltransferasa. Debido a que el gen para esta enzima está en el
cromosoma X, la enfermedad está restringida usualmente a los varones. En lugar de
ser convertidas a IMP y GMP respectivamente, la hipoxantina y la guanina son
degradadas a ácido úrico. El PRPP utilizado normalmente para economizar la
hipoxantina y la guanina contribuye a la síntesis de novo de cantidades excesivas
de IMP, y el IMP en exceso es degradado a más ácido úrico. No se conoce como
este solo defecto enzimático causa los diversos síntomas de comportamiento. Los
efectos catastróficos de la deficiencia indican que la vía de economía de purinas es
más que el simple ahorro de energía adicional a las vías centrales de metabolismo
de nucleótidos de purina.
Degradación de pirimidina s. Las pirimidinas son catabolizadas a acetil
CoA y succinil CoA. El catabolismo de los nucleótidos de pirimidina se inicia con la
hidrólisis a los correspondientes nucleósidos y Pi, catalizada por las 5’-nucleótido
fosforilasas. Esta reacción y las reacciones subsiguientes del catabolismo de los
nucleótidos de pirimidina se ilustran en la figura siguiente. En el caso de CMP, la
hidrólisis inicial a citidina es seguida de desaminación a uridina es una reacción
catalizada por la citidina desaminasa. Los enlaces glucosídicos de la uridina y la
timidina son entonces rotos por fosforólisis en reacciones catalizadas por uridina
fosforilasa y timidina fosforilasa, respectivamente. La desoxiuridina también puede
experimentar fosforólisis catalizada por la uridina fosforilasa. Los productos de estas
reacciones fosforolíticas son ribosa 1-fosfato o desoxirribosa 1-fosfato además de
uracilo y timina.
CMP
UMP
H2O
H2O
Pi
dUMP
H2O
H2O
dCMP
NMP
fosforilasa
NH3
Pi
Pi
Citidina
H2O
Pi
2'deoxiuridina
Uridina
2'deoxicitidina
aminohidrolasa
Pi
Pi
Ribosa-1
fosfato
O
deoxiRibosa
1-fosfato
HC
HC
NADPH + H+
NADP +
H2O
H2C
NH
N
H
O
N
H
Uracilo
Dihidrouracil
deshidrogenasa
O
H2C
NH
O
C
OH
CH2
O
Dihidrouracilo
Dihidrouracil
hidrasa
H2C
H2O
C
NH 2
C O
N
H
β-ureidopropionato
O
β-ureido
propionasa
OH
CH2
+
CO2
+
NH3
CH2 NH2
β-alanina
El catabolismo de la base de las pirimidinas produce intermedios del
metabolismo central; así, no se forman productos de excreción distintos. La
degradación de ambos, uracilo y timina comprende varias etapas. Primero, el anillo
pirimidina es reducido a 5,6-dihidropirimidina en una reacción catalizada por la
dihidrouracilo deshidrogenasa, una reductasa diferente de las que participan en la
biosíntesis de novo. El anillo reducido es abierto por ruptura hidrolítica del enlace N3-C-4 en una reacción catalizada por dihidropirimidinasa. El derivado resultante es
un beta aminoácido sustituido o un N-carbamoil-β-aminoácido (ureidopropianato o
ureidoisobutirato) que es hidrolizado a NH4+, HCO3- y un β-aminoácido. La β-alanina
y el β-aminoisobutirato (proveniente de la timina) se pueden convertir en acetil CoA
y succinil CoA, respectivamente, las cuales pueden entrar en el ciclo del ácido
cítrico y ser convertidas en otros productos. En las bacterias, la β-alanina se puede
utilizar en la síntesis de pantotenato, un constituyente de la coenzima A.