Nucleotide metabolism

نوکلئوتیدها متابولیسم

Nucleic Acid Metabolism• Nucleotides

– Essential for all cells– DNA– RNA– Carriers of activated intermediates in carbohydrate, lipids

and proteins• CoA• FAD• NAD• NADP

– Energy Carriers• ATP

– Inhibiting or activating enzymes

نوکلئوتید ساختمان

نوکلئوتیدها متابولیسمنوکلئوتیدها • آنابولیسم یا بیوسنتز

یا – نو از ترکیبات : de novoسنتز نوکلئوتیدهاشوند می ساخته اتم به اتم تر ساده

بازیابی – بازهای salvageمسیر بازیافت از کهمجددا نوکلئوتیدها تخریب از حاصل آلی

. شوند می ساخته جدید نوکلئوتیدهاینوکلئوتیدها • تخریب یا کاتابولیسم

– : پورینی نهایی نوکلئوتیدهای محصول. است اوریک اسید تخریب

– : پیریمیدینی نهایی نوکلئوتیدهای محصولبا توانند می که است آمینوایزوبوتیرات وبتا آالنین بتا

کوآ سوکسینیل و کوآ استیل به یا شده دفع ادرار. شوند تبدیل

نوکلئوتیدها بیوسنتز مسیرهای

ها .1 پورین

یا نو از سنتز de novoمسیرها پورین

Isotopic labeling experiments defined the precursors.

Synthesis of purine nucleotides

CYTOPLASM

: پیروفسفات فسفوریبوزیل تشکیل

Ribose 5-phosphate PRPPPRPP synthase

ADPATP

PRPP: 5-Phosphoribose-1-pyrophosphate

OCH2

HH

OH

OP

O-O

O-H

OH

OH

H OCH2

HH

OH

OP

O-O

O-H

OH

O

H

P O P O-

O

O-O-

O

ATP AMP

PRPP synthase

سنتز مسیر کننده کنترل مرحله

PRPP 5-phosphoribosyl-1-amine

Gln PRPPAmidotransferase

Glutamine glutamate + PPi

OCH2

HH

OH

OP

O-O

O-H

OH

O

H

P O P O-

O

O-O-

O OCH2

HH

OH

OP

O-O

O-H

OH

H

NH2

Aminophosphoribosyltransferase

Gln Glu + PPi

AMPGMP

IMP

5) Formation of ATP and GTP

AMP ADP ATP

GMP GDP GTP

Kinase

Kinase Kinase

Phosphorylation

ATP ADP

ATP ADPATP ADP

Pi

: ها پورین بازیابی مسیرSalvage Pathways Specific Enzymes

Adenosine phosphoribosyltransferase(APRT)

Hypoxanthine-guanine phosphotransferase (HGPRT)

نوکلئوتیدها بیوسنتز مسیرهای

ها .2 پیریمیدین

یا نو از سنتز de novoمسیرها پیریمیدین

Synthesis of pyrimidine nucleotides

CYTOPLASM

mitochondrion

Dihydro orotate dehydrogenase (the only mitochondrial enzyme)

Formation of carbamoyl phosphate

2ATP + HCO3- + 2ADP+ PiH2N C

O

O P O-

O

O-

Gln Glu

Carbamoyl phosphate synthase-II

و اوره سیکل در فسفات کاربامیل تولید بین تفاوتبیوسنتز در

ها پیریمیدین

In pyrimidine pathway In urea cycle

Location Cytosol Mitochondria

-NH2 from: Gln NH4+

Enzyme Carbamoyl phosphate Carbamoyl phosphate

synthase-II synthase-I

N-acetyl-Glu No effect Activator

Regulation of nucleotide synthesis

regulatory enzyme activation

inhibition

glutamine-PRPP amidotransferase

(purines)

PRPP IMP, GMP, AMP (allosteric inhibition)

carbamoylphosphatesynthetase II = cytosolic

(pyrimidines)

PRPP ATP

UTP

بازیابی پیریمیدینی Salvageمسیر نوکلئوتیدهای

Pyrimidine Pyrimidine ribonucleoside

monophosphate

Orotate Orotidylate UMP

PRPP PPi

PyrimidinePhosphoribosyltransferase

PRPP PPi

OrotatePhosphoribosyltransferase

H+ CO2

Orotidylatedecarboxylase

: نوکلئوتیدها دزوکسی بیوسنتزBase=purine or pyrimidine

Ribonucleoside deoxyribonucleoside

diphosphate diphosphate

نوکلئوتیدها تخریب مسیرهای

Catabolism of Nucleotides

پورینی نوکلئوتیدهای تخریب

AMP IMP Hypoxanthine Xanthine Uric acid

GMP Guanine Xanthine Uric acid

Purine Catabolismuric acid

1. Remove phosphate.-5’-nucleotidase

1a. Deaminate adenosine-Adenosine deaminase

2. Remove the ribose.-nucleosidase

3. Generate xanthine.-oxidize hypoxanthine-deaminate guanine

4. Make uric acid.-xanthine oxidase

Degradation of pyrimidines

نوکلئوتیدهای تخریب محصوالتپیریمیدینی

The pyrimidine ring can be completely degraded in humans.

The products include: NH3, CO2, b-alanine, and b-aminoisobutyrate.

Both b-alanine, and b-aminoisobutyrate can be further converted into acetyl-CoA and succinyl-CoA, respectively, or are excreted in the urine.

Principal differences between metabolism of purines and

pyrimidines

purines pyrimidines

formation of N-glycosidic bond

in 1st step of their biosynthesis(PRPP is the 1st substrate)

a heterocyclic ring is formed first, then it reacts with PRPP

location of biosynthesis

cytoplasm cytoplasm + 1 enzymeis in a mitochondrion

Dihydro orotate dehydrogenase

products of degradation

uric acid (poor solubility in

H2O),

NH3

CO2, NH3, -AMK, -alanine (soluble in H2O)

: نوکلئوتیدها متابولیسم به مربوط اختالالت Disease Deficiency Symptoms Goutنقرس PRPP synthetase hyper uricemia

خون در اوریک اسید تولید افزایش دلیل به که است بیماریی نقرساسید آن در و آمده بوجود شود می خوانده هیپراوریسمی که

. کند می رسوب مفاصل و بدن درون مختلف مناطق در اوریک

Tophusتوفوس

نیهان لش سندرم

حلقوی :نوکلئوتیدهای

These include:• cyclic AMP• cyclic GMP• cyclic ADP-ribose• These function as second

messengers associated with G proteins and calcium signaling.

(cAMPحلقوی ) AMPسنتز

سیکالز آدنیالت

استراز فسفودی

Coenzyme A Pathway

Uses• Pantothenate• ATP, CTP,• Cysteine

FMN and FAD

• Riboflavin and Consumes ATP