Was ist der Purinnukleotidzyklus?

Der Purinnukleotid-Zyklus bezeichnet eine Methode der Aminosäuredesaminierung im menschlichen Skelettmuskel, also die Desoxygenierung des Transaminierungs-gekoppelten Cup-AMV-Zyklus. In der Rolle der Aminogruppe kann es Asparaginsäure und Sulfapurinnukleotid erzeugen. Dadurch kann das Gleichgewicht der Adenin- und Guaninnukleotidwerte im menschlichen Körper aufrechterhalten und somit der Bedarf der Nukleinsäuresynthese sichergestellt werden, die für den menschlichen Körper von großer Bedeutung ist.

Syntheseweg

Es gibt zwei Wege für die Synthese von Nukleotiden im Körper: ① Der Prozess der Synthese von Nukleotiden unter Verwendung einfacher Substanzen wie Ribosephosphat, Aminosäuren, Ein-Kohlenstoff-Einheiten und CO2 als Rohstoffe wird als De-novo-Synthese bezeichnet und ist der wichtigste Syntheseweg im Körper. ② Der Prozess der Verwendung von freien Basen oder Nukleosiden im Körper zur Erzeugung von Nukleotiden durch einen einfachen Reaktionsprozess wird als Salvage-Pfad bezeichnet. In einigen Geweben wie dem Gehirn und dem Knochenmark können Nukleotide nur auf diesem Weg synthetisiert werden. Der wichtigste Weg zur Bergung von Purinnukleotiden ist die Bildung von Purinnukleotiden durch die Wirkung von Purinbase und 5‘-PRPP (5‘-Phosphoribosylpyrophosphat) unter Einwirkung von Phosphoribosyltransferase.

Syntheseprozess

De novo Synthese von Purinnukleotiden

Bereits 1948 verwendeten Buchanan et al. die Isotopenverfolgungstechnologie, um Tauben mit verschiedenen isotopenmarkierten Verbindungen zu füttern und die Position der markierten Atome in der ausgeschiedenen Harnsäure zu messen. Sie bestätigten, dass die Vorläufer der Purinsynthese folgende waren: Aminosäuren (Glycin, Asparaginsäure und Glutamin), CO2 und Ein-Kohlenstoff-Einheiten (N10-Formyl FH4, N, N10-Formyl FH4).

Anschließend klärten Buchanan, Greenberg und andere den Syntheseprozess der Purinnukleotide weiter auf. Überraschenderweise beginnt die Synthese von Purinnukleotiden im Körper nicht mit der Synthese der Purinbase und kombiniert diese dann mit Ribose und Phosphat, sondern es handelt sich um die schrittweise Synthese von Purinnukleotiden auf der Grundlage von Ribosephosphat. Die Neusynthese von Purinnukleotiden erfolgt hauptsächlich im Zytosol und kann in zwei Phasen unterteilt werden: Zuerst wird Inosinmonophosphat (IMP) synthetisiert; dann werden AMP und GMP über verschiedene Wege erzeugt. Im Folgenden finden Sie eine schrittweise Einführung in den Syntheseprozess von Purinnukleotiden.

Regulierung der De-novo-Synthese

Regulierung der De-novo-Purinnukleotidsynthese

Die De-novo-Synthese ist der wichtigste Weg für die Synthese von Purinnukleotiden in vivo. Dieser Prozess verbraucht jedoch Aminosäuren und ATP. Der Körper verfügt über eine Feinregulierung der Syntheserate. In den meisten Zellen wird die Synthese von IMP, ATP und GTP separat reguliert, nicht nur um die Gesamtmenge an Purinnukleotiden zu regulieren, sondern auch um die ATP- und GTP-Werte im relativen Gleichgewicht zu halten.

Die Regulierung des IMP-Signalwegs erfolgt hauptsächlich in den ersten beiden Syntheseschritten, nämlich der Katalyse der Produktion von PRPP und PRA. Die Ribosephosphat-Pyrophosphokinase wird durch ADP und GDP rückgekoppelt gehemmt. Phosphoribosylamidotransferase wird durch ATP, ADP, AMP, GTP, GDP und GMP rückgekoppelt gehemmt. ATP, ADP und AMP binden an eine Hemmstelle des Enzyms, während GTP, GDP und GMP an die andere Hemmstelle binden. Somit wird die IMP-Produktionsrate unabhängig und koordiniert durch Adenin- und Guaninnukleotide reguliert. Darüber hinaus kann PRPP Phosphoribosylamidotransferase allosterisch aktivieren.

Die zweite Regulierungsebene betrifft die Umwandlung von IMP in AMP und GMP. GMP-Feedback hemmt die Umwandlung von IMP in XMP, während AMP-Feedback die Umwandlung von IMP in Adenylatsuccinat hemmt und so die Bildung von übermäßigem AMP und GMP verhindert. Darüber hinaus ist die Synthese von Adenin und Guanin im Gleichgewicht. GTP beschleunigt die Umwandlung von IMP in AMP, während ATP die Produktion von GMP fördert und so die Adenin- und Guaninnukleotidwerte relativ ausgeglichen hält, um den Bedarf der Nukleinsäuresynthese zu decken.