Nukleotid anyagcsere

Nukleotid anyagcsere

Bio- és vegyészmérnököknek

2015

A nukleotidok szerepe

- Energiatárolás (pl. ATP) - Reguláció (pl. cAMP)

- Koenzimek, prosztetikus csoportok (pl. NAD, NADP, FAD, FMN, CoA)

- Anyagcsere-intermedierek (pl. UDP-glukóz)

- Nukleinsav-építőelemek

A dezoxiribonukleinsav (DNS)

Feladata:Információ tárolása, örökítése

Két szálú hélix Antiparalel lefutású

Dezoxiribóz

A, C, T, G

Ribonukleinsav (RNS)

Feladata:

Információ olvasása, másolása

(tárolás, örökítés, egyéb funkciók)

1 szálú

Ribóz

A, C, U, G

A nukleinsavak eredete

1. Táplálékból (általában nem elég) Nukleázok:

Ribonukleázok, dezoxiribonukleázok Exogén és endogén nukleázok

Exonukleázok és endonukleázok 2. Bioszintézis

Pirimidin és purinbázisok, ribóz 3. Mentő reakciók

Egymásba való átalakulás lehetősége

A purinváz-atomok eredete

OH O O

OH OH O^-

O P O^-

O O O

OH OH O^-

O P O^-

P O

O O^-

P O

O^- O^-

NH₂ O O

OH OH O^-

O P O^- O

N

O

OH OH O^-

O P O^-

C C

C

N N C CH

H N

O

H

ATP AMP

foszforibozil-pirofoszfát- szintetáz

ribóz-5-P PRPP

Gln, H₂O

Glu, PP_i

1 2

2

2

Gln Gly

formil-THF

3

4 5

CO

Asp

formil-THF

foszforibozil-amin IMP

6 7

PRPP- amido- transzferáz

Purinok szintézise

Purinok szintézise

foszforibozil-amino- imidazol szintetáz:

1., 2. és 4. reakció

Eukariótákban

enzimkomplexek:

foszforibozil-amino- imidazol-szukcino- karboxamid-szintetáz:

5. és 6. reakció IMP-szintetáz:

8. és 9. reakció

COO^- C CH₂ COO^-

H N

H₃ ⁺

COO^- C CH COO^- H

N O O

OH OH O^-

O P

O^- N

N N

N H

CH COO^- CH₂

O^-OC

N O O

OH OH O^-

O P O^-

NH N

H N

O

O

N O O

OH N

N N

NH₂

OH O^- P

O

O^-

N O O

OH OH N N

H N

O

O^- P O

O^-

N O O

OH N N

H N

N H₂

O

OH O^- P

O

O^- + GDP

GTP+P_i aszpartát

fumarát

glutamin, ATP, H₂O

glutamát, AMP+PP_i adenilo-

szukcinát-

liáz GMP-szintáz

NAD⁺ + H₂0

NADH IMP-

dehidrogenáz adenilo-

szukcinát- szintáz

IMP

adeniloszukcinát XMP

AMP GMP

Purin

nukleotidok

szintézise

A purinok

szintézisének

szabályozása

Purin nukleotidok szintézisének

szabályozása

GMP

N O O

H

OH

N N NH

NH₂ O

OH

N H

NH N

N H

O

O N

NH NH

N

NH₂ O

P_i ribóz-1-P

purin-nukleozid- foszforiláz H₂O

P_i

nukleotidáz

NH₄⁺

H₂O dezamináz

AMP

N NH NH

N

O N O O

H

O H

N N N

NH₂

O H

N O O

H

OH OH

N N NH

O H₂O

P_i

nukleotidáz

NH₄⁺

H₂O dezamináz

P_i ribóz-1-P

purin-nukleozid- foszforiláz

xantin-oxidáz H₂O O₂ H₂O₂

guanozin adenozin

guanin inozin

hipoxantin xantin

Purin nukleo-

tidok lebomlása

N H

NH N

N H

O

O

H₂O O₂

H₂O₂ xantin-oxidáz

N H

NH NH

N

O

O

N O

H NH NH

N

O

O H N O

H NH NH

N

H O

O

O

urát (laktám-forma) urát (laktim-forma) urát (deprotonált-forma) xantin

Purin nukleo-

zidok lebomlása

Mentő utak

szabad bázisok

szabad

bázisok

Mentő utak

Purin

nukleozidok :

Adenozin Guanozin

nukleozid kinázok AMP

GMP

ATP ADP + Pi

GMP GDP GTP

ATP ADP ATP ADP

nukleozid- monofoszfát- kináz

nukleozid- difoszfát- kináz

Trifoszfátok szintézise

IMP

dGMP

AMP dAMP

GMP

purin nukleozidok

ATP ATP

ADP+P

ADP+P

purin- nukleozid- kinázok

adenin hipoxantin guanin HGPRT

PRPP PP

PP

PRPP APRT

Mentő utak

Pirimidin nukleotid szintézis

citoplazmában

A pirimidin nukleotidok szintézise

Eukarióta

enzimkomplexek

-

AZ UMP foszforilációja

UMP UDP

dUDP dUMP

UTP CTP

dTMP dTTP

A CTP

keletkezése

Dezoxiribonukleotidok keletkezése

Ribonukleotid- reduktáz:

Csak osztódni képes sejtekben

Eukariota:

glutation-reduktáz

A dezoxi-timidilát szintézise

dTTP keletkezése

N O O

OH O

H

OH O P

CH CH N C

H C

O

O

OH

Asp

C N H

C CH C

O COO^-

karbamil- O foszfát P_i

aszpartát- transzkar- bamiláz

NH₂ C

NH CH CH₂ O^-OC

O COO^-

karbamil-aszpartát

dihidro-orotáz H₂0

N H

C N H

CH CH₂ C

O COO^-

O

dihidro-orotát

NADH NAD⁺

dihidro- orotát- dehidrogenáz

orotát

PP_i PRPP orotát-

foszforibozil- transzferáz

N O O

OH O

H

OH O P

CH C N C

H C

O

O

OH

COO^-

orotidilát

H₂0 HCO₃^-

orotidilát-dekarboxiláz

UMP

ATP ADP

UMP-kináz ATP

ADP

UDP UTP

difoszfát- kináz ATP

Gln H₂O

ADP+P_i Glu

CTP

CTP- szintáz

dUDP

NADPH

NADP⁺ ribonukleotid- reduktáz H₂O

dUMP

H₂O

P_i

dTMP

metilén- DHF THF

timidilát-szintáz H₂O

P_i

CDP

ribonukleotid-reduktáz

NADPH NADP⁺

dCDP

Pirimidin

nukleozidok lebontása

ecetsav

metil-

malonil-KoA

Mentő utak

Pirimidin nukleozid kinázok:

uracil + PRPP UMP + PP _i

uracil-foszforibozil-transzferáz

UMP, CMP dTMP, dCMP

citidin dezoxi-citidin

uridin

dezoxi-uridin dezoxi-timidin

uracil timin

H

O P

H

O NH

dezaminázok nukleotidáz ok

PRPP PP

ATP ADP

pirim

idin-n ukleo

tid-k

inázo k uracil-foszforibozil-tra nszferáz

pirimidin- nukleozid- foszforiláz P

P

(dezoxi) ribóz-1-P

dezoxi-

ribóz-1-P

dezoxi- timidin

CH CH C

NH N H

C O

O

C CH C

NH N H

C O

O

CH₃

C C C

NH N H

C O

O

H H H H

C C C

C NH O

O

H H H H O^-

N H₂

C C C

C NH O

O

H CH₃ H H O^-

N H₂ H₂0

dihidro-

pirimidináz ureidopropionáz

HCO₃^- H₂0

NH₄⁺ NADPH NADP⁺

pirimidin- dehidrogenáz

N

H₃ ⁺ CH₂ CH CH₃

COO^- β-amino-izobutirát

metil-malonil-KoA N

H₃ ⁺ CH₂ CH₂ COO^- β-alanin acetil-KoA uracil

timin P_i (dezoxi)

ribóz-1-P pirimidin- nukleozid- foszforiláz uridin

dezoxi-uridin citidin dezoxi- citidin

dezamináz

C C C

NH N H

C O

O

H CH₃ H H nukleotidázok dTMP

dCMP UMP CMP

P_i P_i

P_i NH₄⁺

H₂0 ATP ADP

pirimidin-nukleozid-kinázok (dezoxi)

ribóz-1-P

P_i NADPH NADP⁺ H₂0 H₂0 HCO₃^-

NH₄⁺ PRPP

PP_i uracil- foszforibozil- transzferáz

Pirimidin

nukleotidok

átalakulása

egymásba