Metabolismus purinů: 7 faktů pro lidskou fyziologii

Obsah

• Purinový nukleotidový cyklus
• Purinová degradace
• Purinová aminokyselina
• Purinový stůl
• Purinová mutace
• Porucha metabolismu purinů
• Purinová DNA
• Závěry
• Nejčastější dotazy

Přečtěte si podrobnosti o Purinová struktura a také Přečtěte si více o Příklady purinů

Purinový nukleotidový cyklus

Je to metabolická dráha, která využívá (IMP) inosinmonofosfát a aspartát k výrobě fumarátu a amoniaku. Purin nukleotidový cyklus reguluje adenin hladiny nukleotidů a podporuje uvolňování aminokyselin a amoniaku. Cyklus purinových nukleotidů poprvé vysvětlil John Lowenstein pro jeho roli v glykolýze, Krebově cyklu a katabolismu aminokyselin.

Projekt purinový nukleotidový cyklus má tři základní kroky katalyzované enzymem.

Krok 1: Purinový nukleotid (např. AMP; adenosinmonofosfát) podléhá deaminační reakci za vzniku (IMP) inosinmonofosfátu. Tato reakce probíhá v přítomnosti enzymu s názvem AMP deamináza.

AMP + H2O -> IMP + NH4⁺

Krok 2: IMP (inosinmonofosfát) vytvořený v předchozím kroku se kombinuje s aspartátem za vzniku adenylosukcinátu. Tento krok je prováděn na úkor energie (GTP). Enzym adenylosukcinát syntáza katalyzuje tento krok.

Aspartát + IMP + GTP -> Adenylosukcinát + GDP + Pi (anorganický fosfát)

Krok 3: Adenylosukcinát vytvořený v kroku 2 se rozkládá za vzniku adenosinmonofosfátu (AMP; substrát z kroku 1) a fumarátu. Tento krok je katalyzován enzym známý jako adenylosukcinát lyáza.

Důležitá poznámka: Projekt fumarát vytvořený v tomto kroku je často využíván nádor / rakovina buňky místo kyslíku jako terminálního akceptoru elektronů.

Adenylosukcinát -> Fumarát + AMP

Purinová degradace

V našich tělech jsou puriny nepřetržitě syntetizovány a degradovány v různých biochemických drahách. Purinová degradace dochází v několika krocích:

Krok 1: Nukleové kyseliny se štěpí za vzniku mononukleotidů (monomerních purinů). Enzymy katalyzující tento typ reakce jsou známé jako nukleázy. 

DNA / RNA (obsahující vázané puriny) -> Mononukleotidy (solitární a monomerní forma purinu

Krok 2: mononukleotidy se převádějí na nukleotidy, jako je AMP (adenosinmonofosfát). K této reakci dochází v enzymu známém jako 5 'nukleotidáza. 

Mononukleotidy -> Nukleotidy

Krok 3: Nukleotidy se poté převádějí na volné dusíkaté báze v přítomnosti enzymu nukleosid fosforylázy.

Nukleotidy -> Volné dusíkaté báze.

Purinová aminokyselina

Volné dusíkaté báze vytvořené v kroku degradace purinu poté procházejí procesem deaminace za vzniku xanthinu a hypoxanthinu v řadě biochemických reakcí. Tyto xantin a hypoxantin jsou obecně známé jako purinové aminokyseliny. Později se tyto purinové aminokyseliny přeměňují na kyselinu močovou a dále se převádějí na močovinu. Kompletní cesta degradace purinu se skládá z následujících kroků:

Krok 1: Konverze AMP (adenosinmonofosfát) na inozin

Tuto konverzi lze dokončit dvěma možnými cestami uvnitř těla.

Cesta 1: AMP se převádí na IMP (inozinmonofosfát) pomocí enzymu AMP aminohydrolázy. Později se tento IMP převádí na inosin pomocí 5'-nukleosidázového enzymu.

AMP–> IMP -> Inosin

Cesta 2: AMP se převádí na adenosin pomocí enzymu 5'-nukleotidázy. Adenosin je poté transformován na inozin působením enzymu Adenosindeamináza.

AMP -> Adenosin -> Inosin

Krok 2: přeměna inozinu na hypoxantin. Enzym nukleosid fosforyláza katalyzuje tuto reakci. 

Inosin -> hypoxantin

Krok 3: Konverze hypoxantinu na xanthin. Tato reakce je katalyzována enzymem Xanthinoxidáza.

Hypoxanthin -> Xanthin

Krok 4: Přeměna xantinu na kyselinu močovou. Tato reakce je také katalyzována enzymem xanthinoxidázou. Tento enzym je přítomen u většiny zvířat tkáních, ale v nejvyšším množství je přítomen v játrech.

Xanthin -> kyselina močová

Krok 5: Konverze kyseliny močové na alantoin. Tato reakce je katalyzována enzymem urikáza. Urikáza není přítomna ve všech tkáních těla.

Kyselina močová -> alantoin

Tento alantoin lze dále převést na močovinu následujícím postupem:

Alantoin -> Kyselina alantoová -> Kyselina glyoxylová -> Močovina

Purinový stůl

Purinová tabulka poskytuje informace o celkovém množství obsah purinu v potravinové látce. Celkový obsah purinů se obecně uvádí v mg kyseliny močové vyrobené na 100 gramů potravinářské látky.

Purinová mutace

Když je purinový nukleotid nahrazen nebo nahrazen jiným purinovým nukleotidem ve vlákně DNA, řekněme například, pokud je adenin nahrazen guaninem (A -> G) nebo je guanin nahrazen adeninem (G -> A). Tento jev bude známý jako purin až purin mutace. Bude mnohem přesnější říci, že je to purin na purin přechod. Ačkoli se takové přechody vyskytují také v pyrimidinech, když je thymin nahrazen cytosinem (T -> C) nebo je cytosin nahrazen thyminem (C -> T), bude tento jev známý jako mutace / přechod pyrimidinu na pyrimidin. Obecně jsou 2/3 ze všech (SNP) jednonukleotidových polymorfismů přechody.

Hlavními příčinami těchto přechodů jsou tautomerizace a oxidační deaminace. Například možnost přechodu v 5-methylcytosinu je větší než v nemethylovaném cytosinu, protože u 5-methylcytosinu je větší pravděpodobnost, že podstoupí spontánní oxidační deaminaci. 

Další jev známý jako transverze probíhá v DNA. V tomto jevu může být purin nahrazen pyrimidinem a naopak. Například an adenin může být nahrazen thyminem nebo cytosinem. Přechody jsou v genomu častější ve srovnání s transverzí.

Porucha metabolismu purinů

Jak jsme diskutovali v článku, že puriny a jejich deriváty hrají klíčovou roli v různých biochemických drahách a procesech, jako je buněčná signalizace, buněčné dýchánísyntéza proteinů a produkce DNA/RNA. Poruchy a nedostatek produkce purinů mají za následek různé metabolické poruchy, jako jsou:

Nedostatek adenosindeaminázy: Adenosindeamináza je enzym zapojený do přeměny adenosinu na inosin a deoxyadenosinu na deoxyinosin. Nedostatek adenosindeaminázy způsobuje zadržování adenosinu uvnitř těla ve vyšších množstvích. Výsledkem je, že kinázy přítomné uvnitř buňky přeměňují tento přebytek adenosinu na deoxyribonukleotid (dATP) a ribonukleotid (ATP). Zvýšené hladiny dATP inhibují enzym ribonukleotidreduktázu, což v konečném důsledku vede k nižší produkci deoxyribonukleotidů, a tím zpomaluje Proces replikace DNA. Imunitní buňky jsou pravděpodobněji postiženy nedostatkem adenosindeaminázy, a proto ohrožuje imunitu našeho těla a činí jedince imunodeficientním.

Nedostatek purinové nukleosidové fosforylázy: Je to extrémně neobvyklá autosomálně recesivní podmínka pro gen kódující enzym purinová nukleosid fosforyláza. Nedostatek tohoto enzymu způsobuje dysfunkce T buněk, nepříznivé neurologické stavy a imunodeficienci. U většiny jedinců dochází také k ataxii a zpoždění vývoje.

Nedostatek myoadenylát deaminázy: ke konverzi AMP na inosin a amoniak dochází v přítomnosti enzymu známého jako myoadenylát-deamináza. Tento nedostatek nemá žádné konkrétní příznaky, ale je rozpoznán a diagnostikován častými svalovými křečemi během cvičení. Frekvence křečí se u jednotlivých lidí liší kvůli rozdílům ve svalových fenotypech různých jedinců. 

Purinová DNA

V univerzálním genetickém systému se purin vždy páruje s pyrimidinem. Za výjimečných podmínek však vědci také našli několik derivátů purinů spárovaných navzájem za vzniku krátkých šroubovic DNA. Například guanin a 2,6-diaminopurin se mohou spárovat s isoguaninem a xanthinem. 

Závěry

V tomto článku o metabolismu purinů jsme diskutovali o důležitých aspektech metabolismu purinů, jejich prekurzorů a produktů degradace. Další informace o purinech klikněte zde

Nejčastější dotazy

Q1. jak jsou purinové nukleotidy degradovány

Odpověď: Puriny se degradují biochemickou cestou obsahující následující základní kroky:

Krok 1: 

AMP (adenosinmonofosfát) -> adenosin

GMP (guanosinmonofosfát) -> guanosin

Krok 2: 

Adenosin -> hypoxanthin (ketoforma)

Guanosin -> Guanin

Krok 3: 

Hypoxanthin -> Xanthin

Guanin -> Xanthin

Nyní jsou všechny kroky společné.

Krok 4:

Xanthin -> kyselina močová

Krok 5:

Kyselina močová -> močovina / alantoin / močovina / amonné ionty

Q2. Je sójový proteinový prášek s vysokým obsahem purinu?

Odpověď: Sójový protein (získaný ze sójových bobů, botanický název: Glycin max) je považován za kompletní zdroj bílkovin, protože obsahuje každou esenciální aminokyselinu ve významném množství. Esenciální aminokyseliny jsou potřebné pro normální růst a vývoj dětí a kojenců. Sójový proteinový prášek má nutriční entity docela podobné nutričním entitám v mléce.

Sójové bílkoviny neobsahují cholesterol, nasycené tuky a celkový obsah tuku je mnohem menší. Sójové proteiny se obvykle užívají jako doplňky stravy ke zvýšení hustoty živin ve stravě.

Sójové bílkoviny spadají do kategorie potravin s mírným obsahem purinů. Obsahuje 190 mg kyseliny močové / 100 g potravinářské látky (standardní jednotka pro měření obsahu purinu).

Q3. Příklad potravin bohatých na purin -

Odpověď: Potraviny bohaté na puriny jsou jako čočka, fazole, květák, zelený hrášek, špenát, houby, chřest, sardinka, jehněčí, vepřové, hovězí, dal, fazole atd. 

Q4. Proč je hydroxymočovina uvedena jako látka, která inhibuje syntézu pyrimidinu i purinu?

Odpověď: Hydroxymočovina inhibuje krok omezující rychlost biosyntézy purinu a pyrimidinu de novo inhibicí klíčového enzymu známého jako ribonukleotidreduktáza. 

Q5. Jak jsou atomy očíslovány v purinu a pyrimidinu?

Odpověď: Atomy v purinu a pyrimidinu jsou číslovány takovým způsobem.

Také čtení:

• Mají eubakterie buněčnou stěnu
• Mají lidé zvířecí buňky
• Mají lidé rostlinné buňky
• Příklady bakterií rozkladu
• Charakteristika meduzozoa
• Druhy mořských pavouků
• Příklady symbiotických hub
• Nenasycené mastné kyseliny
• Dna supercoiling životně důležitý mechanismus pro balení DNA
• Příklad více alel

Dr. Abdullah Arsalan

Jsem Abdullah Arsalan, dokončil jsem doktorát z biotechnologie. Mám 7 let zkušeností s výzkumem. Dosud jsem publikoval 6 článků v časopisech mezinárodní pověsti s průměrným impakt faktorem 4.5 a několik dalších je v úvahu. Prezentoval jsem výzkumné práce na různých národních a mezinárodních konferencích. Mým předmětem zájmu je biotechnologie a biochemie se zvláštním důrazem na proteinovou chemii, enzymologii, imunologii, biofyzikální techniky a molekulární biologii.