Катаболизм пиримидиновых нуклеотидов

В состав пиримидиновых нуклеотидов оснований входят азотистые основания - тимин, цитозин и урацил. Цитидиловые нуклеотиды могут гидролитически (с участием молекулы воды) терять аминогруппу и превращаться в УМФ (уридинмонофосфат). Когда от УМФ при участии нуклеотидазы (или фосфатазы) и уридинфосфорилазы отщепляются неорганический фосфат и рибоза, то остаётся азотистое основание - урацил.

Аналогично расщепляются дезоксирибонуклеотиды (мономеры ДНК), и из дЦМФ (дезоксицитидинмонофосфат) образуется урацил, а из дTМФ (дезокситимидинмонофосфат) - тимин (см. рисунок).

Далее урациловые или тиминовые азотистые основания при участии дигидропиримидиндегидрогеназы (Е1) присоединяют 2 атома водорода от НАДФН+Н⁺ по двойной связи кольца с образованием дигидроурацила или дигидротимина. Оба соединения могут взаимодействовать с водой в реакции, катализируемой дигидропиримидинциклогидролазой (Е2), и дигидроурацил превращается в
β-уреидопропионовую кислоту, а дигидротимин - в β-уреидоизомасляную кислоту. Последние под действием общего для них фермента уреидопропионазы (Е3) расщепляются с образованием СО₂, NH₃ и β-аланина или β-аминоизомасляной кислоты соответственно. β-Аланин обнаруживают в плазме крови и многих тканях. Он используется в мышцах на образование дипептидов: карнозина[2] и анзерина (ансерина)[3]. Под действием бактериальной микрофлоры кишечника β-аланин включается в пантотеновую кислоту, которая всасывается и используется на образование
кофермента А.

Часть β-аланина и β-аминбутирата трансаминируется с α-кетоглутаратом и даёт малонилполуальдегид или метилмалонилполуальдегид соответственно, которые превращаются в малонил-КоА и сукцинил-КоА и используются в соответствующих метаболических путях (малонил-СоА - в синтезе жирных кислот, сукцинил-КоА - в ЦТК, синтезе порфиринов и гема), либо окисляются до СО₂ и Н₂О. Частично β-аминобутират экскретируется с мочой.

Рис. Катаболизм пиримидиновых оснований.

1 - дигидропиримидиндегидрогеназа;

2 - дигидропиримидинциклогидролаза;

3 - уреидопропионаза.

[1] Нуклеотид представляет собой мономер ДНК или РНК. В состав нуклеотида ДНК входит азотистое основание (аденин или тимин, или цитозин, или гуанин), дезоксирибоза - пятиуглеродный углевод и остаток фосфорной кислоты. Нуклеотид в молекуле РНК состоит из азотистого основания (аденин или урацил, или цитозин, или гуанин), рибозы - пятиуглеродного углевода и остатка фосфорной кислоты

[2] Дипептид, состоящий из остатков аминокислот бета-аланина и гистидина. Обнаружен в высоких концентрациях в мышцах и тканях мозга. Карнозин обладает уникальным мультимодальным защитным эффектом против деградации белков и старения клеток, являясь антиоксидантом.

[3] Дипептид, образуется в мышцах в процессе метилирования карнозина. Ансерин найден в скелетных мышцах большинства позвоночных. В других органах и тканях не встречается или содержится в незначительном количестве. У беспозвоночных и в составе растений отсутствует. Ансерин связан с физиологической функцией мышц: появление его в мышечной ткани совпадает по времени с формированием их сократительной функции; мышцы, несущие большую функциональную нагрузку, содержат больше ансерина.