Bio- és vegyészmérnököknek 2015 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
Purinok szintézise ribóz-5-P PRPP Gln Gly formil-THF CO2 Asp ATP AMP foszforibozil-pirofoszfát- szintetáz ribóz-5-P PRPP Gln, H2O Glu, PPi 1 2 Gln Gly formil-THF 3 4 5 CO2 Asp foszforibozil-amin IMP 6 7 PRPP- amido- transzferáz
Purinok szintézise Eukariótákban enzimkomplexek: foszforibozil-amino- imidazol szintetáz: 1., 2. és 4. reakció foszforibozil-amino- imidazol-szukcino- karboxamid-szintetáz: 5. és 6. reakció IMP-szintetáz: 8. és 9. reakció
Purin nukleotidok szintézise IMP adeniloszukcinát XMP AMP GMP + GDP GTP+Pi aszpartát fumarát glutamin, ATP, H2O glutamát, AMP+PPi adenilo- szukcinát- liáz GMP-szintáz NAD+ + H20 NADH IMP- dehidrogenáz szintáz IMP adeniloszukcinát XMP AMP GMP Purin nukleotidok szintézise
A purinok szintézisének szabályozása
Purin nukleotidok szintézisének szabályozása
Purin nukleo- tidok lebomlása GMP AMP guanozin adenozin guanin inozin Pi ribóz-1-P purin-nukleozid- foszforiláz H2O nukleotidáz NH4+ dezamináz AMP xantin-oxidáz O2 H2O2 guanozin adenozin guanin inozin hipoxantin xantin Purin nukleo- tidok lebomlása
Purin nukleo- zidok lebomlása urát (laktám-forma) H2O O2 H2O2 xantin-oxidáz urát (laktám-forma) urát (deprotonált-forma) urát (laktim-forma) xantin
Mentő utak szabad bázisok szabad bázisok
Mentő utak Purin nukleozidok: Adenozin AMP Guanozin GMP nukleozid kinázok ATP ADP + Pi
Trifoszfátok szintézise nukleozid- monofoszfát- kináz nukleozid- difoszfát- kináz GMP GDP GTP ATP ADP
Mentő utak IMP dGMP AMP dAMP GMP purin nukleozidok ATP ADP+Pi purin- kinázok adenin guanin hipoxantin HGPRT PRPP PPi APRT
Pirimidin nukleotid szintézis citoplazmában
- A pirimidin nukleotidok szintézise Eukarióta enzimkomplexek
AZ UMP foszforilációja UDP dUDP dUMP UTP CTP dTMP dTTP
A CTP keletkezése
Dezoxiribonukleotidok keletkezése reduktáz: Csak osztódni képes sejtekben Eukariota: glutation-reduktáz
A dezoxi-timidilát szintézise
dTTP keletkezése
Asp UMP UDP UTP CTP dUDP dUMP dTMP CDP dCDP karbamil-aszpartát foszfát Pi aszpartát- transzkar- bamiláz karbamil-aszpartát dihidro-orotáz H20 dihidro-orotát NADH NAD+ dihidro- orotát- dehidrogenáz orotát PPi PRPP foszforibozil- transzferáz orotidilát HCO3- orotidilát-dekarboxiláz UMP ATP ADP UMP-kináz UDP UTP nukleozid- difoszfát- kináz Gln H2O ADP+Pi Glu CTP CTP- szintáz dUDP NADPH NADP+ ribonukleotid- reduktáz dUMP dTMP DHF metilén- THF timidilát-szintáz CDP ribonukleotid-reduktáz dCDP
Pirimidin nukleozidok lebontása metil- malonil-KoA ecetsav
Mentő utak uracil + PRPP UMP + PPi Pirimidin nukleozid kinázok: uracil-foszforibozil-transzferáz Pirimidin nukleozid kinázok:
UMP, CMP dTMP, dCMP uridin citidin dezoxi-citidin dezoxi-uridin uracil-foszforibozil-transzferáz H2O PPi PRPP Pi UMP, CMP dTMP, dCMP ADP nukleotidázok ATP pirimidin-nukleotid-kinázok uridin citidin dezaminázok dezoxi-citidin dezoxi-uridin dezoxi-timidin Pi H2O NH4+ pirimidin- nukleozid- foszforiláz Pi dezoxi- ribóz-1-P (dezoxi) ribóz-1-P uracil timin
citidin dezoxi- citidin nukleotidázok dTMP dCMP UMP CMP Pi ATP ADP PPi H20 dezamináz uracil- foszforibozil- transzferáz Pi pirimidin-nukleozid-kinázok NH4+ uridin dezoxi-uridin uracil PRPP acetil-KoA (dezoxi) ribóz-1-P HCO3- NH4+ Pi NADPH NADP+ H20 H20 Pi pirimidin- nukleozid- foszforiláz β-alanin pirimidin- dehidrogenáz dihidro- pirimidináz ureidopropionáz dezoxi- timidin Pi (dezoxi) ribóz-1-P NADPH NADP+ H20 β-amino-izobutirát H20 HCO3- NH4+ timin metil-malonil-KoA
Pirimidin nukleotidok átalakulása egymásba