Purīna sintēze

Ar Purīna sintēze visas dzīvās lietas rada purīnus. Purīns ir sastāvdaļa DNS guanīna un adenīna bāzēs, kā arī svarīgs enerģijas nesējs ATP.

Kas ir purīna sintēze?

Ar purīnu sintēzes palīdzību visas dzīvās lietas veido purīnus. Purīns ir sastāvdaļa DNS guanīna un adenīna bāzēs, kā arī svarīgs enerģijas nesējs ATP.

Purīnu sintēze ir bioķīmisks process, kura beigās veidojas purīni. Purīni ir organiski savienojumi, kas rodas visās dzīvajās lietās. Purīni ir izgatavoti no α-D-ribozes-5-fosfāta izejvielām. Cilvēka šūna pārveido vielu vairākos posmos. Fermenti katalizē šo procesu un palīdz pārveidot vienu starpproduktu nākamajā.

Pirmkārt, ferments pārvērš α-D-ribozes-5-fosfātu α-D-5-fosforibosil-1-pirofosfātā (PRPP), paplašinot molekulu. Tam seko PRPP un glutamīna pārvēršana 5-fosforiboszilamīnā un glutamātā. Tad organisms vairs nevar izmantot vielas citu produktu sintēzei, bet tikai purīnu sintēzei.

Pievienojot glicīnu, tiek iegūts glicīna amīda ribonukleotīds, kas fermentu pārveido formilglicīna amīda ribonukleotīdā un pēc tam pārvērš to fosforibosilformilglicīna amidīnā un glutamīnskābē. Inozīna monofosfāts (IMP) beidzot tiek izveidots, izmantojot starpproduktus 5-aminoimidazola ribonukleotīdu, 5-aminoimodazola-4-karboksilatribonukleotīdu, SAICAR, AICAR un FAICAR. Šūnas var tieši izmantot IMP, lai iegūtu adenozīnu, guanīnu un ksantosīnu.

Purīni neeksistē kā brīvas molekulas, bet vienmēr ir saistīti ar citām molekulām nukleotīdu formā. Gatavo purīna molekulu veido oglekļa dioksīds, glicīns, divreiz 10-formiltetrahidrofolskābe, glutamīns un asparagīnskābe.

Funkcija un uzdevums

Daļa no dezoksiribonukleīnskābē (DNS) glabātās ģenētiskās informācijas sastāv no purīniem. DNS sastāv no celtniecības blokiem, nukleotīdiem. Tās sastāv no cukura molekulas (dezoksiribozes), fosforskābes un vienas no četrām bāzēm. Adenīna un guanīna bāzes ir purīna bāzes: to pamata struktūra ir purīns, pie kura saista citas molekulas.

Turklāt purīns ir adenozīna trifosfāta (ATP) sastāvdaļa. Tas ir primārais enerģijas avots cilvēka organismā. Enerģija tiek ķīmiski uzkrāta ATP formā un ir pieejama daudziem uzdevumiem. Muskuļi kustībai izmanto ATP, tāpat kā daži sintēzes procesi un citi procesi. Muskuļos ATP ir arī plastifikatora efekts: Tas nodrošina, ka muskuļu pavedieni var atdalīties viens no otra. Tāpēc ATP trūkums pēc nāves izraisa stingru nāvi.

Lai atbrīvotu saistīto enerģiju, šūnas un organellas sadala ATP adenozīna difosfātā un adenozīna monofosfātā. Šķelšanās izdala aptuveni 32 kJ / mol. Turklāt ATP tiek izmantots signālu pārraidīšanai. Šūnās tai ir funkcija metabolisma regulēšanā. Piemēram, tas kalpo kā kināžu koubstrāts, kurā ietilpst arī insulīna stimulētā proteīna kināze, kurai ir nozīme saistībā ar cukura līmeni asinīs. Ārpus šūnām ATP darbojas kā purinerģisko receptoru agonists un palīdz pārraidīt signālus uz nervu šūnām. Cita starpā ATP parādās signāla pārraidē asins plūsmas regulēšanas un iekaisuma reakcijas kontekstā.

Slimības un kaites

Purīna sintēze ir sarežģīts bioķīmiskais process, kurā viegli var rasties kļūdas. Lai izveidotu purīnu, specializētajiem fermentiem pakāpeniski jāpārveido dažādas vielas. Mutācijas var nozīmēt, ka šie fermenti nav pareizi kodēti. Ģenētiskajā materiālā ir informācija par to, kā šūnām jāsintē fermenti. Fermentus veido olbaltumvielas, kuras savukārt veido garas aminoskābju ķēdes. Katrai aminoskābei jābūt pareizajā vietā, lai ferments būtu pareizajā formā un darbotos pareizi.

Kļūdas var rasties ne tikai fermentu ražošanā, bet arī ģenētiskajā kodā.Mutācijas nodrošina, ka glabātā informācija noved pie nepareizām vai nepilnīgām aminoskābju ķēdēm. Šādas mutācijas var ietekmēt arī enzīmus, kas iesaistīti purīna sintēzē. No tā izrietošās slimības ietilpst metabolisma slimību kategorijā un ir iedzimtas.

Piemēram, PRPS1 gēna mutācija izraisa traucējumus purīnu sintēzē. PRPS1 kodē fermentu ribozes fosfāta difosfokināzi. Mutācijas dēļ ferments ir pārāk aktīvs. Veicot dažādus procesus, šī hiperaktivitāte palielina podagras risku. Podagra (urikopātija) ir intermitējoša slimība. Hroniska podagra attīstās pēc vairākiem akūtiem uzliesmojumiem. Slimība iznīcina locītavas; Izmaiņas rokās un kājās bieži ir īpaši skaidri redzamas. Sāpes locītavās, iekaisums un drudzis ir arī podagras simptomi. Turklāt ilgstoši var izpausties locītavu deformācijas, samazināta veiktspēja, nierakmeņi un nieru mazspēja.

Tomēr nepilnīga purīna sintēze var izpausties ne tikai ar podagru. Vēl viena PRPS1 gēna mutācija izraisa fermenta ribozes fosfāta difosfokināzes aktivitātes samazināšanos. Tā rezultātā rodas Rozenberga-Chutorian sindroms. Šī mutācija ir arī iespējams noteiktas kurluma formas cēlonis.

Arī citi gēni kodē enzīmus, kas iesaistīti purīnu sintēzē. ADSL gēns ir arī viens no tiem. ADSL gēna mutācijas izraisa adenosukcinātu lāzes deficītu. Šis deficīts ir reta iedzimta slimība, un to pārmanto kā autosomāli recesīvu iezīmi. Slimība izpaužas jaundzimušajiem, bet tā var parādīties arī tikai bērnībā. Slimība ir diezgan nespecifiska, piemēram, ar intelektuālās attīstības traucējumiem, epilepsiju un uzvedības traucējumiem, kas ir līdzīgi autismam.

ATIC gēna mutācijas var arī izjaukt purīna sintēzi. Šajā ģenētiskās informācijas sadaļā tiek kodēts bifunkcionāls purīnu sintēzes proteīns, kas noved pie AICA ribosidūrijas attīstības. Literatūrā ir dokumentēts tikai viens samazinātas intelekta, iedzimtas akluma un ceļa, elkoņa un plecu formas izmaiņas gadījums.