Ферментативное расщепление нуклеотидов. Принципы катаболизма пуриновых и пиримидиновых оснований. Продукты катаболизма азотистых оснований.
Нуклеопротеины, поступающие в ЖКТ, распадаются на белок и нуклеиновые кислоты (НК). Расщепление НК катализируют ферменты нуклеазы, гидролизующие 3’,5’-фосфодиэфирные связи между нуклеотидами. Продуктами гидролиза являются моно-, ди- и олигонуклеотиды. Мононуклеотиды в кишечнике расщепляются под действием неспецифических фосфатаз (кислой и щелочной) с образованием нуклеозидов и Фн. Частично распад осуществляется в клетках слизистой оболочки кишечника под действием нуклеотидаз с образованием нуклеозидов и Фн. Нуклеозиды всасываются в тонком кишечнике и могут быть использованы для синтеза НК. Если деструкция идет дальше, то нуклеозиды расщепляются фосфоролитическим путем (ферменты: нуклеозидфосфорилазы) с образованием азотистых оснований и рибозо-1-фосфата. Например: Цитидин + H3PO4 → цитозин + рибозо-1-фосфат. Внутриклеточное расщепление нуклеиновых кислот происходит под действием нуклеаз (до нуклеозидов, а далее до азотистых оснований и рибозо-1-фосфата). Азотистые основания могут быть далее катаболизированы. Однако, т.к. синтез нуклеотидов требует больших энергетических и временных затрат, большинство азотистых оснований (в первую очередь, пуриновых) участвуют в ресинтезе нуклеотидов, которые далее участвуют в синтезе НК.
Катаболизм пуриновых оснований: Продуктами окисления пуриновых оснований являются: мочевая кислота – у человека, большинства млекопитающих, птиц, некоторых рептилий; аллантоин – у рептилий, некоторых млекопитающий; аллантоиновая кислота и мочевина – у рыб. Окисление гипоксантина и ксантина ферментом ксантиноксидазой сопровождается образованием пероксида водорода (АФК). Продукт окисления пуринов – мочевая кислота – антиоксидант. У ряда животных (но не у человека) и большинства растений может осуществляться дальнейшее окисление до аллантоина и мочевины.
Катаболизм пиримидиновых оснований: Пиримидиновые нуклеозиды гидролизуются до азотистых оснований и рибозо-1-фосфата. Пиримидиновые основания, подвергаются НАДФН-зависимому восстановлению до аммиака и -аминокислот.
Цитидин (нуклеозид) Уридин (нуклеозид) Урацил Дигидроурацил
-аланин + NH3
Тимидин(нуклеозид)ТиминДигидротимин-аминоизомасляная кислота + NH3
Биосинтез пуриновых и пиримидиновых рибонуклеотидов. Роль фосфорибозильного компонента. Образование дезоксирибонуклеотидов.
Нуклеотиды синтезируются из простых предшественников. Первым пуриновым нуклеотидом является инозин-5’-монофосфат. Первым пиримидиновым нуклеотидом является уридин-5’-монофосфат. Углеводный компонент первоначально должен находиться в форме 5’-фосфорибозил-1’-пирофосфат. Его предшественником является глюкоза: Глюкоза→рибозо-5’-фосфат + АТФ→ 5’-фосфорибозил-1’-пирофосфат + АМФ. Различия в синтезе пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов: формирование b-N-гликозидной связи
Образование пуриновых нуклеотидов: Рибозо-5-фосфат → фосфорибозилпирофосфат → фосфорибозиламин (b-N-гликозид) →
Образование пиримидиновых нуклеотидов: Синтез оротовой кислоты (пиримидинового кольца) → присоединение оротовой кислоты к фосфо-рибозилпирофосфату b-N-гликозидной связью с образованием уридин-5’-монофосфата → УДФ → УТФ → цитидин-5’-трифосфат. Образование дезоксирибонуклеотидов: Восстановление рибонуклеозиддифосфатов: Нуклеозиддифосфаты (NДФ) → дезоксирибонуклеозиддифосфаты (дNДФ) → →дNТФ.
Восстановление рибонуклеозиддифосфатов катализируется ферментом рибонуклеотидредуктазой с участием тиоредоксина (белок) и НАДФН. Тимидиндифосфат синтезируется из дезоксирибоуридиндифосфата: дУДФ → дУМФ → дТМФ → дТДФ → дТТФ. Донор метильной группы – метильное производное витамина Вс (ТГФК). Скорость биосинтеза нуклеотидов максимальна в растущих и делящихся клетках. Регуляция биосинтеза нуклеотидов осуществляется конечными продуктами по принципу обратной связи.