Μεταβολισμός πουρίνης | Σημασία στην ανθρώπινη φυσιολογία

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Purine-3D-balls.png

Μεταβολισμός πουρίνης | Σημασία στην ανθρώπινη φυσιολογία

Περισσότερα άρθρα για τη βιοσύνθεση και τη βιοτεχνολογία

Περιεχόμενα

Κύκλος νουκλεοτιδίων πουρίνης

Είναι ένα μεταβολικό μονοπάτι που χρησιμοποιεί (IMP) μονοφωσφορική ινοσίνη και ασπαρτικό για την παραγωγή φουμαρικών και αμμωνίας. Ο κύκλος νουκλεοτιδίων πουρίνης ρυθμίζει τα επίπεδα νουκλεοτιδίων αδενίνης και προάγει την απελευθέρωση αμινοξέων και αμμωνίας. Ο κύκλος νουκλεοτιδίων πουρίνης εξηγήθηκε για πρώτη φορά από τον John Lowenstein για το ρόλο του στη γλυκόλυση, τον κύκλο Kreb και τον καταβολισμό αμινοξέων.

Η κύκλος νουκλεοτιδίων πουρίνης έχει τρία βασικά στάδια που καταλύονται από ένζυμα.

Βήμα 1: Το νουκλεοτίδιο πουρίνης (Π.χ. ΑΜΡ · μονοφωσφορική αδενοσίνη) υφίσταται αντίδραση αποαμίωσης για την παραγωγή (ΙΜΡ) μονοφωσφορικής ινοσίνης. Αυτή η αντίδραση λαμβάνει χώρα παρουσία ενός ενζύμου που ονομάζεται AMP deaminase.

AMP + H2O -> IMP + NH4+

Βήμα 2: Το ΙΜΡ (μονοφωσφορική ινοσίνη) που σχηματίστηκε στο προηγούμενο στάδιο συνδυάζεται με ασπαρτικό για να σχηματίσει αδενυλοηλεκτρικό. Αυτό το βήμα εφαρμόζεται σε βάρος της ενέργειας (GTP). Το ένζυμο συνθετάση αδενυλοηλεκτρικού καταλύει αυτό το στάδιο.

Aspartate + IMP + GTP -> Adenylosuccinate + GDP + Pi (Ανόργανο φωσφορικό)

Βήμα 3: Το αδενυλοηλεκτρικό που σχηματίζεται στο στάδιο 2 διασπάται για να σχηματίσει μονοφωσφορική αδενοσίνη (ΑΜΡ, το υπόστρωμα του σταδίου 1) και φουμαρικό. Αυτό το στάδιο καταλύεται από το ένζυμο που είναι γνωστό ως λυάση αδενυλοηλεκτρικού.

Σημαντική σημείωση: Η φουμαρικό σχηματίζεται σε αυτό το βήμα χρησιμοποιείται συχνά από όγκος / καρκίνος κύτταρα στη θέση του οξυγόνου ως τερματικό δέκτη ηλεκτρονίων.

Αδενυλοηλεκτρικό -> Φουμαρικό + AMP

Αποικοδόμηση πουρίνης

Στο σώμα μας, οι πουρίνες συντίθενται συνεχώς και αποικοδομούνται στις διάφορες βιοχημικές οδούς. Αποικοδόμηση πουρίνης συμβαίνει σε μια διαδικασία πολλαπλών βημάτων:

Βήμα 1: Τα νουκλεϊκά οξέα χωνεύονται για να παράγουν μονοπυρηνοτίδια (μονομερείς πουρίνες). Τα ένζυμα που καταλύουν αυτόν τον τύπο αντίδρασης είναι γνωστά ως νουκλεάσες. 

DNA / RNA (που περιέχει δεσμευμένες πουρίνες) -> Μονο-νουκλεοτίδια (μια μοναχική και μονομερής μορφή πουρίνης

Βήμα 2: τα μονο νουκλεοτίδια μετατρέπονται σε νουκλεοτίδια όπως το ΑΜΡ (μονοφωσφορική αδενοσίνη). Αυτή η αντίδραση εμφανίζεται σε ένα ένζυμο γνωστό ως νουκλεοτιδάση 5 '. 

Μονο νουκλεοτίδια -> Νουκλεοτίδια

Βήμα 3: Τα νουκλεοτίδια στη συνέχεια μετατρέπονται σε ελεύθερες αζωτούχες βάσεις παρουσία ενζύμου φωσφορυλάσης νουκλεοσιδίου.

Νουκλεοτίδια -> Δωρεάν άζωτο βάσεις.

Μεταβολισμός πουρίνης
Εικόνα (Μεταβολισμός πουρίνης): Αποικοδόμηση πουρίνης https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nuc_acid_deg.png

Αμινοξύ πουρίνης

Οι ελεύθερες αζωτούχες βάσεις που σχηματίστηκαν στο στάδιο αποικοδόμησης πουρίνης υποβάλλονται στη συνέχεια στη διαδικασία αποαμίωσης για να σχηματίσουν ξανθίνη και υποξανθίνη σε μια σειρά βιοχημικών αντιδράσεων. Αυτά τα ξανθίνη υποξανθίνη είναι γενικά γνωστά ως αμινοξέα πουρίνης. Αργότερα, αυτά τα αμινοξέα πουρίνης μετατρέπονται σε ουρικό οξύ και μετατρέπονται περαιτέρω σε ουρία. Η πλήρης διαδρομή αποικοδόμησης πουρίνης αποτελείται από τα ακόλουθα βήματα:

Βήμα 1: Μετατροπή της AMP (μονοφωσφορική αδενοσίνη) σε ινοσίνη

Αυτή η μετατροπή μπορεί να ολοκληρωθεί με δύο πιθανές οδούς μέσα στο σώμα.

Μονοπάτι 1: Το AMP μετατρέπεται σε IMP (μονοφωσφορική ινοσίνη) από το ένζυμο AMP αμινοϋδρολάση. Αργότερα, αυτό το ΙΜΡ μετατρέπεται σε ινοσίνη από το ένζυμο 5'-Nucleosidase.

AMP–> IMP -> ινοσίνη

Μονοπάτι 2: Η ΑΜΡ μετατρέπεται σε αδενοσίνη με ένζυμο 5'-νουκλεοτιδάση. Στη συνέχεια, η αδενοσίνη μετατρέπεται σε ινοσίνη με τη δράση του ενζύμου αδενοσίνη.

AMP -> αδενοσίνη -> ινοσίνη

Βήμα 2: μετατροπή της ινοσίνης σε υποξανθίνη. Το ένζυμο φωσφορυλάση νουκλεοσιδίου καταλύει αυτήν την αντίδραση. 

Ινοσίνη -> Υποξανθίνη

Βήμα 3: Μετατροπή της υποξανθίνης σε Ξανθίνη. Αυτή η αντίδραση καταλύεται από το ένζυμο Xanthine Oxidase.

Υποξανθίνη -> Ξανθίνη

Βήμα 4: Μετατροπή της ξανθίνης σε ουρικό οξύ. Αυτή η αντίδραση καταλύεται επίσης από το ένζυμο Xanthine Oxidase. Αυτό το ένζυμο υπάρχει στους περισσότερους ζωικούς ιστούς, αλλά υπάρχει στην υψηλότερη ποσότητα στο ήπαρ.

Ξανθίνη -> Ουρικό οξύ

Βήμα 5: Μετατροπή ουρικού οξέος σε Allantoin. Αυτή η αντίδραση καταλύεται από το ένζυμο Uricase. Η ουρικάση δεν υπάρχει σε κάθε ιστό του σώματος.

Ουρικό οξύ -> Allantoin

Αυτή η αλλαντοΐνη μπορεί να μετατραπεί περαιτέρω σε ουρία με την ακόλουθη διαδικασία:

Αλλαντοΐνη -> Αλλαντοϊκό οξύ -> Γλυοξυλικό οξύ -> Ουρία

Πουρίνι τραπέζι

Ο πίνακας πουρίνης παρέχει πληροφορίες σχετικά με το σύνολο περιεκτικότητα σε πουρίνη σε μια τροφική ουσία. Η συνολική περιεκτικότητα σε πουρίνη αναφέρεται γενικά σε mg ουρικού οξέος που παράγεται ανά 100 γραμμάρια μιας τροφής.

Ουσία τροφίμωνΠεριεκτικότητα σε πουρίνη (mg ουρικού οξέος / 100 g ουσία τροφής)
Ουσίες τροφίμων με υψηλή περιεκτικότητα σε πουρίνη
Σπλήνα προβάτων773
Βότανο συκώτι554
Μανιτάρι488
Μέτρια περιεκτικότητα σε πουρίνες Ουσίες τροφίμων
Ψάρια πέστροφας297
Στήθος κοτόπουλου (με δέρμα)175
Φασόλια σόγιας190
Ουσίες τροφίμων με χαμηλή περιεκτικότητα σε πουρίνη
Βερύκοκκο73
Αμύγδαλο37
μήλο14
Πίνακας (μεταβολισμός πουρίνης): Περιεκτικότητα σε πουρίνη σε διάφορα είδη τροφίμων

Μεταλλαγή πουρίνης σε πουρίνη

Όταν ένα νουκλεοτίδιο πουρίνης μετατοπίζεται ή αντικαθίσταται από άλλο νουκλεοτίδιο πουρίνης σε ένα νήμα DNA, ας πούμε, για παράδειγμα, εάν η αδενίνη αντικαθίσταται από γουανίνη (A -> G) ή η γουανίνη αντικαθίσταται από αδενίνη (G -> A). Αυτό το φαινόμενο θα είναι γνωστό ως πουρίνη προς πουρίνη μεταλλαγή. Θα είναι πολύ πιο ακριβές να πούμε ότι είναι πουρίνη μετάβαση. Αν και τέτοιες μεταβάσεις συμβαίνουν επίσης στις πυριμιδίνες, όταν η θυμίνη αντικαθίσταται από κυτοσίνη (T -> C) ή μια κυτοσίνη αντικαθίσταται από θυμίνη (C -> T), αυτό το φαινόμενο θα είναι γνωστό ως μετάλλαξη / μετάβαση πυριμιδίνης σε πυριμιδίνη. Γενικά, τα 2/3 του συνόλου (SNPs) πολυμορφισμών μονού νουκλεοτιδίου είναι μεταβάσεις.

Οι κύριες αιτίες τέτοιων μεταβάσεων είναι ο ταυτομερισμός και η οξειδωτική αποαμίνωση. Για παράδειγμα, η πιθανότητα μετάβασης στην 5-μεθυλοκυτοσίνη είναι μεγαλύτερη από τη μη μεθυλιωμένη κυτοσίνη επειδή η 5-μεθυλοκυτοσίνη είναι πιο πιθανό να υποστεί αυθόρμητη οξειδωτική αποαμίνωση. 

Ένα άλλο φαινόμενο γνωστό ως μετατροπή λαμβάνει χώρα στο DNA. Σε αυτό το φαινόμενο, μια πουρίνη μπορεί να αντικατασταθεί από πυριμιδίνη και αντίστροφα. Για παράδειγμα, μια αδενίνη μπορεί να αντικατασταθεί από θυμίνη ή κυτοσίνη. Οι μεταβάσεις είναι πιο συχνές στο γονιδίωμα σε σύγκριση με την μετατροπή.

Εικόνα (Μεταβολισμός πουρίνης): Σχέδιο μετάβασης και μετατροπής
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:All_transitions_and_transversions.svg

Διαταραχή του μεταβολισμού πουρίνης

Όπως έχουμε συζητήσει στο άρθρο ότι οι πουρίνες και τα παράγωγά τους παίζουν βασικό ρόλο σε διάφορες βιοχημικές οδούς και διαδικασίες όπως η κυτταρική σηματοδότηση, η κυτταρική αναπνοή, η σύνθεση πρωτεϊνών και η παραγωγή DNA / RNA. Βλάβες και ανεπάρκεια στην παραγωγή πουρίνης έχουν ως αποτέλεσμα διάφορες μεταβολικές διαταραχές όπως:

Ανεπάρκεια αδενοσίνης απαμινάσης Η αδενονάση αδενοσίνης είναι το ένζυμο που εμπλέκεται στη μετατροπή της αδενοσίνης σε ινοσίνη και της δεοξυαδενοσίνης σε δεοξυϊνοσίνη. Η ανεπάρκεια της αδενοσίνης απαμινάσης προκαλεί κατακράτηση αδενοσίνης μέσα στο σώμα σε υψηλότερες ποσότητες. Ως αποτέλεσμα, οι κινάσες που υπάρχουν μέσα στο κύτταρο μετατρέπουν αυτήν την περίσσεια αδενοσίνης σε δεοξυριβονουκλεοτίδιο (dATP) και ριβονουκλεοτίδιο (ΑΤΡ). Τα αυξημένα επίπεδα dATP αναστέλλουν το ένζυμο ριβονουκλεοτιδική αναγωγάση, το οποίο τελικά οδηγεί στη μικρότερη παραγωγή δεοξυριβονουκλεοτιδίων και επομένως επιβραδύνει τη διαδικασία αντιγραφής του DNA. Τα ανοσοκύτταρα είναι πιο πιθανό να επηρεαστούν από την ανεπάρκεια της αδενοσίνης δεαμινάσης, και ως εκ τούτου θέτει σε κίνδυνο την ασυλία του σώματός μας και καθιστά το άτομο ανοσοανεπάρκεια.

Ανεπάρκεια φωσφορυλάσης νουκλεοσιδίου πουρίνης: Είναι μια εξαιρετικά ασυνήθιστη αυτοσωμική υπολειπόμενη κατάσταση για το γονίδιο που κωδικοποιεί το ένζυμο φωσφορυλάση νουκλεοσιδίου πουρίνης. Η ανεπάρκεια αυτού του ενζύμου προκαλεί δυσλειτουργίες Τ-κυττάρων, δυσμενείς νευρολογικές καταστάσεις και ανοσοανεπάρκεια. Η πλειοψηφία των ατόμων αναπτύσσει αταξία και αναπτυξιακή καθυστέρηση επίσης.

Ανεπάρκεια μυαδενυλικής δεαμινάσης: Η μετατροπή της ΑΜΡ σε ινοσίνη και αμμωνία συμβαίνει παρουσία ενός ενζύμου που είναι γνωστό ως μυαδενυλική δεαμινάση. Αυτή η ανεπάρκεια δεν έχει συγκεκριμένα συμπτώματα, αλλά αναγνωρίζεται και διαγιγνώσκεται από συχνές μυϊκές κράμπες κατά τη διάρκεια της άσκησης. Η συχνότητα των κραμπών ποικίλλει από άτομο σε άτομο λόγω των διακυμάνσεων των μυϊκών φαινοτύπων διαφορετικών ατόμων. 

DNA πουρίνης

Στο γενικό γενετικό σύστημα, μια πουρίνη συνδέεται πάντα με πυριμιδίνη. Ακόμα, υπό εξαιρετικές συνθήκες, οι επιστήμονες έχουν βρει επίσης πολλά παράγωγα πουρινών που συνδυάζονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν μικρές έλικες DNA. Για παράδειγμα, η γουανίνη και η 2,6-διαμινο πουρίνη μπορούν να ζευγαρωθούν με ισογουανίνη και ξανθίνη. 

συμπεράσματα

Σε αυτό το άρθρο σχετικά με το μεταβολισμό πουρίνης έχουμε συζητήσει για τις σημαντικές πτυχές του μεταβολισμού των πουρινών, των προδρόμων τους και των προϊόντων αποδόμησης. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με πουρίνες Κάνε κλικ εδώ

FAQs

Ε1. πώς αποικοδομούνται τα νουκλεοτίδια πουρίνης

Απάντηση: Οι πουρίνες αποικοδομούνται σε μια βιοχημική οδό που περιέχει τα ακόλουθα βασικά βήματα:

Βήμα 1: 

AMP (μονοφωσφορική αδενοσίνη) -> αδενοσίνη

GMP (μονοφωσφορική γουανοσίνη) -> γουανοσίνη

Βήμα 2: 

Αδενοσίνη -> Υποξανθίνη (μορφή κετο)

Γουανοσίνη -> Γουανίνη

Βήμα 3: 

Υποξανθίνη -> Ξανθίνη

Γουανίνη -> Ξανθίνη

Τώρα, όλα τα βήματα είναι κοινά.

Βήμα 4:

Ξανθίνη -> Ουρικό οξύ

Βήμα 5:

Ουρικό οξύ -> Ιόντα ουρίας / αλλαντοΐνης / ουρίας / αμμωνίου

Ε2. Η σκόνη πρωτεΐνης σόγιας έχει υψηλή περιεκτικότητα σε πουρίνη;

Απάντηση: Πρωτεΐνη σόγιας (που λαμβάνεται από φασόλια σόγιας, βοτανική ονομασία: Μέγ. Γλυκίνη) θεωρείται μια πλήρης πηγή πρωτεΐνης καθώς περιέχει κάθε απαραίτητο αμινοξύ σε σημαντικές ποσότητες. Τα απαραίτητα αμινοξέα χρειάζονται για τη φυσιολογική ανάπτυξη και ανάπτυξη παιδιών και βρεφών. Η σκόνη πρωτεΐνης σόγιας έχει θρεπτικές οντότητες αρκετά παρόμοιες με τις θρεπτικές οντότητες του γάλακτος.

Οι πρωτεΐνες σόγιας είναι απαλλαγμένες από χοληστερόλη, κορεσμένα λίπη και η συνολική περιεκτικότητα σε λιπαρά είναι πολύ μικρότερη. Οι πρωτεΐνες σόγιας λαμβάνονται συνήθως ως συμπληρώματα διατροφής για την αύξηση της θρεπτικής πυκνότητας της διατροφής.

Οι πρωτεΐνες σόγιας εμπίπτουν στην κατηγορία των μέτριας τροφής που περιέχει πουρίνη. Περιέχει 190 mg ουρικού οξέος / 100 g ουσία τροφής (τυπική μονάδα μέτρησης της περιεκτικότητας σε πουρίνη).

Ε3. Παράδειγμα τροφών πλούσιων σε πουρίνες -

Απάντηση: Τα πλούσια σε πουρίνες τρόφιμα είναι όπως φακές, φασόλια, κουνουπίδι, αρακά, σπανάκι, μανιτάρια, σπαράγγια, σαρδέλα, αρνί, χοιρινό, βόειο κρέας, dal, φασόλια κ.λπ. 

Εικόνα (Μεταβολισμός πουρίνης): Τροφές πλούσιες σε πουρίνες https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Various_legumes.jpg

Ε4. Γιατί η υδροξυουρία αναφέρεται ότι αναστέλλει τη σύνθεση πυριμιδίνης και πουρίνης;

Απάντηση: Η υδροξυουρία αναστέλλει το στάδιο περιορισμού του ρυθμού της βιοσύνθεσης de novo πουρίνης και πυριμιδίνης αναστέλλοντας ένα βασικό ένζυμο γνωστό ως ριβονουκλεοτιδική αναγωγάση. 

Ε5. Πώς αριθμούνται τα άτομα σε πουρίνη και πυριμιδίνη;

Απάντηση: Τα άτομα πουρίνης και πυριμιδίνης αριθμούνται με τέτοιο τρόπο.

πουρίνη
Εικόνα (Μεταβολισμός πουρίνης): Αρίθμηση ατόμων σε πουρίνη (Α) και πυριμιδίνη (Β)
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Purin_num2.svg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pyrimidine_2D_numbers.svg

Σχετικά με τον Δρ. Abdullah Arsalan

Είμαι ο Αμπντουλάχ Αρσλάν, Ολοκλήρωσε το διδακτορικό μου στη Βιοτεχνολογία. Έχω 7 χρόνια ερευνητικής εμπειρίας. Έχω δημοσιεύσει έως τώρα 6 δημοσιεύσεις στα περιοδικά διεθνούς φήμης με μέσο συντελεστή αντίκτυπου 4.5 και λίγα ακόμη είναι υπό εξέταση. Έχω παρουσιάσει ερευνητικές εργασίες σε διάφορα εθνικά και διεθνή συνέδρια. Το αντικείμενο που ενδιαφέρομαι είναι η βιοτεχνολογία και η βιοχημεία με ιδιαίτερη έμφαση στη χημεία πρωτεϊνών, την ενζυμολογία, την ανοσολογία, τις βιοφυσικές τεχνικές και τη μοριακή βιολογία.

Ας συνδεθούμε μέσω του LinkedIn (https://www.linkedin.com/in/abdullah-arsalan-a97a0a88/) ή του μελετητή Google (https://scholar.google.co.in/citations?user=AeZVWO4AAAAJ&hl=el).

Αφήστε ένα σχόλιο

Η διεύθυνση email σας δεν θα δημοσιευθεί. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται *

Lambda Geeks