Катаболизм пиримидиновых нуклеотидов

В отличие от пуринов, кольцевая структура пиримидинов разрушается с образованием обычных конечных продуктов катаболизма - b-аминокислот, аммиака и двуокиси углерода. В катаболизме пиримидиновых нуклеотидов принимают участие нуклеотидазы и пиримидиновые нуклеотид фосфорилазы, которые превращают мононуклеотиды в свобоные основания. Аминогруппы цитозина и 5-метилцитозина отделяется в форме аммиака..

Дециклизация. Свободные пиримидиновые основания восстанавливаются

Основные пути катаболизма пиримидиновых азотистых оснований

НАДФН+Н⁺. Атомы N2 и C3 пиримидинового кольца выделяются в форме аммиака и двуокиси углерода соответственно. Оставшаяся часть кольца представляет собой b-аминокислоту. b -аминоизомасляная кислота образуется из тимина или 5-метилцитозина и в основном затем выделяется почками. Незначительная часть ее после переаминирования может превращаться в сукцинил-КоА и использоваться в цикле трикарбоновых кислот. Из цитозина и урацила образуется b-аланин, который может быть использован для синтеза биологически активных дипептидов карнозина (гис-b-ала) или ансерина (метил гис-b-ала) в мозге и мышцах.

Продукты распада нуклеотидов могут повторно использоваться (реутилизацироваться)

Продукты катаболизма нуклеиновых кислот могут использоваться клетками в качестве субстратов для синтеза мононуклеотидов и служить дополнительным источником пула нуклеотидов клеток. Нулеозиды и основания легко проникают через мембраны и могут, при участии системы кровообращения, переносится из клеток одних тканей другим Повторное использование этих продуктов для синтеза нуклеиновых кислот энергетически выгоднее для клеток, чем синтез их de novo. Большинство клеток обладает несколькими путями для преобразования нуклеозидов и свободных оснований назад, до уровня нуклеотидов. Имеются доказательства того, что биосинтез пуринов в печени обеспечивает предшественниками синтеза ДНК другие клетки, в частности, клетки костного мозга. В реутилизации продуктов распада нуклеиновых кислот участвуют следующие ферменты:

Фосфорибозил трансферазы. Эти ферменты катализируют образование нуклеозидмонофосфатов из свободных оснований (аденина, гуанина, и гипоксантина) и ФРПФ;

Две ключевых трансферазы включается в утилизацию пуринов: аденозин фосфорибозил-трансфераза (AФРT), которая катализирует следующую реакцию:

аденин + ФРПФ <-----> AMФ+ ФФн

и гипоксантин гуанин фосфорибозилтрансфераза (ГГФРТ ), которая катализирует следующую реакцию:

ФРПФ +гипоксантин <------> ИМФ + ФФн

2. Нуклеотидазы – катализируют реакции гидролиза мононуклеотидов с образованием нуклеозидов;

3. Нуклеозидкиназы – катализируют реакции фосфорилирования нуклеозидов с образованием

3. Нуклеозидкиназы – катализируют реакции фосфорилирования нуклеозидов с образованием нуклеозидмонофосфатов;

Тимидин киназа фермент который катализирует следующую реакцию:

(Дезокси)тимидин + АТФ <=> дТМФ +АДФ

Форма этого фермента, обнаруженная в цитозоле, действует только на дезокситимидин. Тимидин киназа митохондрий катализирует реакцию фосфорилирования дезокситимидина, дезоксицитидина и дезоксиуридина. Обладая довольно широкой специфичностью, митохондриальная тимидин киназа может влиять на фосфорилирование средства, используемого при лечении СПИДа, 3'-азидо-2'3'- дидезокситимидина (AZT). AZT после фосфорилирования в митохондриях, может ингибировать репликацию ДНК митохондрий, что может объяснить кардиотоксический эффект этого средства

Дезоксицитидин киназа, фермент катализирующий фосфорилирование дезоксицитидина, а также дезоксиаденозина и дезоксигуанозина при высоких их концентрациях. Фермент ингибируется дЦТФ. В отличие от тимидин киназы, активность которой колеблется в течение клеточного цикла, активность дезоксицитидин киназы относительно постоянна.

Дезоксигуанозин киназа I - митохондриальный фермент, катализирующий фосфорилирование дезоксигуанозина.

4. Фосфорилазы – катализируют реакцию фосфоролиза нуклеозидов, с образованием свободных оснований и рибоза-1-фосфата. Эти реакции обратимы и могут участвовать в образовании нуклеозидов

5. Фосфодиэстеразы –катализируют превращение олигонуклеотидов в нуклеозидмонофосфаты;