16 Біосинтез піримідинових нуклеотидів

На відміну від біосинтезу пуринових нуклеотидів, синтез піримідинових

нуклеотидів відбувається шляхом приєднання пентози у формі 5-фосфорибозил-1-

пірофосфату вже після утворення піримідинового циклу з попередників із лінійним

ланцюгом. Метаболічними попередниками атомів вуглецю та азоту в молекулах

піримідинів є амінокислота L-аспартат та карбамоїлфосфат. Реакції біосинтезу піримідиннуклеотидів

У творення УМФ 1. Утворення уреїдоянтарної кислоти з аспартату та карбамоїл-фосфату; реакція каталізується регуляторним ферментом аспартат- карбамоїлтрансферазою: 2. Утворення дигідрооротової кислоти в результаті дегідратації уреїдосукцинату (фермент —дигідрооротаза):

3. Утворення оротової кислоти в результаті дегідрування дигідрооротату (фермент — НАД-залежна дигідрооротатдегідрогеназа):

4. Сполучення оротової кислоти з 5-фосфорибозил-1-пірофосфатом з утворенням оротидилової кислоти (оротидин-5'-монофосфату, ОМФ); фермент, що каталізує реакцію, — оротатфосфори-

бозилтрансфераза: 5. Декарбоксилюван-

ня оротидилової кислоти до уридилової кислоти (уридин-5'-монофосфату, УМФ) — фермент ОМФ- декарбоксилаза: Утворення УДФ, УТФ та ЦТФ Уридинмонофосфат

(УМФ), що синтезувався внаслідок розглянутої послідовності реакцій, використовується для утворення інших піримідиннуклеотидів, зокрема піримідинових нуклеозидтрифосфатів (УТФ, ЦТФ) та дезоксирибонук- леозидтрифосфатів (дЦТФ,ТТФ), що використовуються в синтезі РНК і ДНК: (1) утворення УДФ та УТФ відбувається в результаті послідовного фосфорилювання УМФ нуклеозидмонофосфокіназами та нуклеозиддифосфокіназами (аналогічно розглянутому вище фосфорилюванню пуринових нуклеотидів): Регуляція синтезу піримідинових нуклеотидів Контроль швидкості біосинтезу піримідинових нуклеотидівзабезпечується

на рівні двох регуляторних ферментів: (1) карбамоїлфосфатсинтетази, яка

забезпечує постачання біосинтетичного шляху одним із перших субстратів —

карбамоїлфосфатом (цей пункт регуляції є основним у вищих тварин (ссавців),

включаючи організм людини); алостеричним інгібітором ферменту є УТФ —

кінцевий продукт біосинтетичного шляху;разом з тим, ФРПФ — інтермедіат пу-ринового синтезу — збільшує активністьферменту, що є одним з механізмів забез-

печення координованого синтезу пуринів та піримідинів; (2) аспартаткарбамоїлтрансферази, яка каталізує синтез уреїдоянтарної кислоти (цей механізм регуляції має місце переважно у E.Coli та інших бактерій); алостеричним інгібітором ферменту є ЦТФ, активатором — АТФ; молекулярні механізми регуляції активності ферментурозглянуті в главі 7.

17 Біосинтез дезоксирибонуклеотидів

Біосинтез РНК різних класів вимагає наявності пуринових (АТФ, ГТФ) та піримідинових (ЦТФ, УТФ) рибонуклеотидів, тоді як для біосинтезу генетичних ДНК необхідні дезоксирибонуклеотиди пуринового — дАТФ, дГТФ — та піримідинового — дЦТФ, дТТФ (ТТФ) ряду. Попередниками дезоксирибонуклеотидів у клітинах є рибонуклеотиди у формі нуклеозиддифосфатів (НДФ) (переважно) та нуклеозидтрифосфатів (НТФ). Механізм перетворення рибонуклеотидів на дезоксирибонуклеотиди Перетворення НДФ на відповідні дНДФ досягається шляхом відновлення гідроксильної групи при С-2' рибози з утворенням 2'-дезоксирибози. Доно-ром відновлювальних еквівалентів у цьому процесі є відновлений НАДФ (НАДФН + За розглянутим механізмом іде утворення пуринових дезоксирибонуклеотидів:

Інгібітори синтезу дТМФ як протипухлинні засоби Біосинтез нових молекул чотирьох дезоксирибонуклеозидтрифосфатів (дАТФ, дГТФ, дЦТФ та дТТФ), що необхідні для реплікації ДНК, практично не відбувається у фазі мітотичного (репродуктивного) спокою клітини (G0) і активується на стадіях клітинного циклу, що передують мітозу (глава 20). У зв’язку з цим, хімічні сполуки, які блокують синтез de novo зазначених дНТФ, унеможливлюють подвоєння (реплікацію) геномної ДНК та поділ клітин — концепція, що покладена в основу фармакологічної дії багатьох протипухлинних лікарських засобів. Саме за таким механізмом реалізується затримка поділу клітин злоякісних пухлин, яка відбувається під впливом препаратів, що блокують синтез тимідилату дТМФ (рис. 19.5), а саме: 1) структурних аналогів

дУМФ, що здатні до взаємодії з тимідилатсинтазою, блокуючи її каталітичну дію за механізмом конкурентного інгібірування; прикладом такого механізму є ефект протипухлинних засобів антиметаболітної дії 5-Фторурацилу (аналога урацилу) та Фторафур(аналога уридину, що в організмі людини також утворює вільний 5-фторурацил) Після надходження в організм 5-фторурацил перетворюється на 5-фтордезоксиуридин5'-монофосфат (5-фтор-дУМФ), тобто безпосередній структур-

ний аналог дУМФ — субстра- ту тимідилатсинтази; сполучення 5-фтор-дУМФ з фер-

ментом протидіє зв’язуванню активного центру останнього із справжнім субстратом (дУМФ), що блокує утворення дТМФ; 2) похідних птерину Аміноптерину та Метотрексату, що, маючи подібність до частини молекули фолієвої кислоти,

діють у біохімічних реакціях як її структурні аналоги і, у зв’язку з цим, виступають як конкурентні інгібітори дигідрофолатредуктази; гальмування каталітичної дії цього ферменту протидіє регенерації Н4-фолату з Н2-фолату і, таким чином, порушує біосинтез дТМФ.