СИНТЕЗ ПИРИМИДИНОВЫХ МОНОНУКЛЕОТИДОВ.

Сначала образуется сначала циклическая структура пиримидинового азотистого основания, и только затем присоединяется рибозо-фосфат.

Первая реакция синтеза пиримидиновых монуклеотидов приводит к образованию карбамоилфосфата. Одна из молекул АТФ является донором фосфата.

 

 

Оротовая кислота – первое азотистое основание на пути синтеза пиримидинов – общий предшественник остальных пиримидинов. У многих живых организмов для синтеза оротовой кислоты требуется три фермента. У человека же все реакции образования оротата катализирует один-единственный фермент, в составе которого находятся три активных центра.

Оротовая кислота затем превращается в оротидинмонофосфат (ОМФ). Далее ОМФ декарбоксилируется, и образуется УМФ. Обе эти реакции катализирует один фермент с двумя активными центрами.

Другие пиримидиновые нуклеотиды можно рассматривать как производные УМФ. Для ЦМФ источником NH₂-группы является амидная группировка глутамина.

Ферменты обмена пиримидиновых нуклеотидов способны распознавать в субстрате не только азотистое основание, но и количество остатков фосфорной кислоты. Как показано на схеме, цитидиновые нуклеотиды образуются только на основе трифосфатной формы.

Субстратами для синтеза РНК являются АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ - рибонуклеотиды, а для синтеза ДНК – нуклеотиды, содержащие дезоксирибозу - dНТФ (дезоксирибонуклеотиды). Дезоксирибоза – продукт восстановления рибозы. Дезоксирибонуклеотиды образуются из рибонуклеотидов под действием фермента НДФ-редуктазы.

Источником водорода является фермент НДФ-редуктаза, содержащий две SH-группы. Регенерация восстановленной формы НДФ-редуктазы происходит с помощью цепи реакций, где непосредственным донором водорода является специальный белок – тиоредоксин, который получает два атома водорода от трипептида глутатиона, переходящего при этом в окисленную форму. Последующее восстановление окисленного глутатиона с помощью фермента глутатионредуктазы, использующей для этого НАДФ^.Н₂(смотрите схему).

Так образуются все dНДФ, в том числе и dУДФ, однако в состав ДНК он не входит, а преобразуется в тимидиловые нуклеотиды. Для этого требуется dУМФ:

ТМФ может образоваться как в дезоксиформе (dТМФ), так и в окси- - ТМФ. Реакцию образования (d)ТМФ катализирует фермент тимидилатсинтетаза,в состав ее кофермента входит ТГФК. Этот фермент – мишень для многих фармакологических препаратов. Постоянно тимидиловые нуклеотиды необходимы только для синтеза ДНК, поэтому угнетение этого фермента тормозит деление клеток, но не влияет на скорость синтеза информационной РНК (и-РНК) и белков. Ингибиторы тимидилатсинтетазы применяются в терапии рака.

Существуют 2 основных группы таких веществ:

1) Конкурентные ингибиторы - вещества, похожие на субстрат. Например, его производное - dУМФ-5-фторурацил.

2) Вещества, похожие на кофермент тимидилатсинтазы - ТГФК. Например, антивитамин ФК – препарат метатрексат.

Образовавшийся (d)ТМФ подвергается фосфорилированию:

(d)ТМФ Þ (d)ТДФ Þ (d)ТТФ.

Остальные мононуклеотиды могут быть использованы для синтеза ДНК только в трифосфатной дезоксиформе: dАТФ, dГТФ, dЦТФ.