Материал: Обмен нуклеопротеинов

Раздел 4

Обмен сложных белков

Глава 9

Обмен нуклеопротеинов

9.1 Переваривание и всасывание нуклеопротеинов

9.2.Тканевой распад нуклеиновых кислот

9.3.Обмен пуриновых нуклеотидов (АМФ и ГМФ)

9.3.1.Катаболизм пуриновых нуклеотидов

9.3.2.Биосинтез пуриновых нуклеотидов

9.3.3.Нарушение обмена пуриновых нуклеотидов

9.4.Обмен пиримидиновых нуклеотидов

9.4.1.Катаболизм пиримидиновых нуклеотидов

9.4.2Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов

9.4.2.1.Биосинтез УМФ и ЦМФ

9.4.2.2.Биосинтез дезоксирибонуклеотидов

9.4.3.Регуляция биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов 9.4.4..Ингибиторы биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов

9.5.Витамины, участвующие в обмене нуклеотидов

9.5.1.Фолиевая кислота 9.5.2.. Витамин В12

Контрольные вопросы

Нуклеопротеины - это сложные белки, состоящие из белковой части и простетической группы, представленной нуклеиновыми кислотами (ДНК или РНК).

9.1. Переваривание и всасывание нуклеопротеинов

Основным источником нуклеопротеинов являются продукты животного происхождения, главным образом, мясо и субпродукты.

В желудке под действием соляной кислоты и пепсина происходит распад нуклеопротеинов до нуклеиновых кислот и белка, который затем при участии желудочно-кишечных протеаз гидролизуется до аминокислот.

1

В кишечнике нуклеиновые кислоты под действием панкреатических нуклеаз (ДНК-азы и РНК-азы) распадаются до олигонуклеотидов. Олигонуклеотиды расщепляются фосфодиэстеразой слизистой оболочки кишечника до мононуклеотидов, которые под действием фосфатаз гидролизуются с образованием нуклеозидов и фосфорной кислоты. Это происходит частично в просвете кишечника и частично внутри энтероцитов после всасывания в них мононуклеотидов (рис.1). Нуклеозиды по воротной вене доставляются в печень, где распадаются аналогично нуклеозидам, образующимся в ходе распада тканевых нуклеиновых кислот.

Рис. 1. Распад нуклеопротеинов в желудочно-кишечном тракте

9.2. Тканевой распад нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты расщепляются в тканях преимущественно гидролитическим путём при участии нуклеаз.

Различают: эндонуклеазы (ДНК-аза I, ДНК-аза II, РНК-аза) и экзонуклеазы (3,-нуклеаза и 5-нуклеаза).

ДНК-аза I катализирует разрыв внутренних фосфодиэфирных связей в одной из двух цепей молекулы ДНК с образованием низкомолекулярных олигодезоксирибонуклеотидов.

2

ДНК-аза II вызывает парные разрывы фосфодиэфирных связей обеих цепей ДНК с образованием более крупных олигодезоксирибонуклеотидов.

РНК-аза расщепляет РНК до олигорибонуклеотидов.

Экзонуклеазы катализируют гидролитическое отщепление концевых нуклеотидов (с 3- или 5-конца) от ДНК и РНК или от олигонуклеотидов. Эти ферменты функционируют преимущественно у микроорганизмов.

В результате последовательного действия эндо- и экзонуклеаз нуклеиновые кислоты распадаются до пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов

Наряду с этим существуют ферменты, осуществляющие распад нуклеиновых кислот негидролитическим путём, в частности

-полинуклеотидфосфорилаза, переносящая нуклеотидный остаток с РНК на неорганический фосфат

-ДНК-гликозидазы, отщепляющие модифицированные азотистые основания и участвующие в репарации ДНК.

9.3.Обмен пуриновых нуклеотидов

9.3.1.Катаболизм пуриновых нуклеотидов (АМФ и ГМФ)

При участии нуклеотидаз от нуклеотидов отщепляется остаток фосфорной кислоты с образованием нуклеозидов – аденозина

и гуанозина, которые в ходе дальнейших превращений распадаются до мочевой кислоты – конечного продукта пуринового обмена у человека.

Аденозин подвергается гидролитическому дезаминированию и

превращается в инозин (гипоксантин + рибоза).

Инозин под действием нуклеозидфосфорилазы и Н3РО4 расщепляется до гипоксантина и рибозо-1-фосфата. Рибозо-1-фосфат изомеризуется в рибозо-5-фосфат, который затем превращается в фосфорибозил-пирофосфат (ФРПФ), необходимый для синтеза нуклеиновых кислот

Гипоксантин под действием ксантиноксидазы окисляется до ксантина, который затем превращается в мочевую кислоту.

Ксантиноксидаза относится к классу оксидоредуктаз и содержит в составе простетической группы ФАД, железосерные белки и ионы молибдена. В обеих реакциях, катализируемых ксантиноксидазой, используется кислород и Н2О (рис.2).

3

Рис.2. Схема распада аденозина

Гуанозин под действием нуклеозидфосфорилазы фосфоролитическим путём расщепляется до гуанина и рибозо-1-фосфата. Гуанин подвергается гидролитическому дезаминированию и превращается в ксантин, который окисляется ксантиноксидазой до мочевой кислоты.

Образование мочевой кислоты происходит, главным образом, в печени (0,5-1,0 г в сутки), откуда она поступает в кровь, где её содержание составляет 0,15 - 0,5 ммоль/л, а затем полностью выводится через почки.

9.3.2. Биосинтез пуриновых нуклеотидов

Биосинтез пуриновых нуклеотидов протекает практически во всех клетках организма по двум путям:

4

de novo (заново), являющимся основным для большинства органов и тканей, при котором пуриновое кольцо образуется из фрагментов различных соединений.

«пути спасения», наиболее интенсивно протекающем в головном мозге и быстро растущих тканях (эмбриональной, регенерирующей, опухолевой); является резервным путём, в котором для синтеза новых нуклеотидов повторно используются пуриновые основания, образовавшиеся в ходе их распада

9.3.2.1. Биосинтез пуриновых нуклеотидов de novo

Основным местом синтеза пуриновых нуклеотидов является печень, которая снабжает ими клетки, не способные к их образованию: эритроциты, полиморфно-ядерные лейкоциты и частично головной мозг.

Этот путь начинается с образования фосфорибозилпирофосфата (ФРПФ) из рибозо-5-фосфата под действием ключевого фермента ФРПФ-синтетазы с участием АТФ.

АТФ АДФ

ФРПФ – синтетаза

Затем на молекуле ФРПФ формируется пуриновое кольцо. Источниками атомов азота и углерода для его образования являются (рис.3):

-глутамин

-аспартат

-глицин

-СО2

-производные тетрагидрофолиевой кислоты (ТГФК): метенил-ТГФК

иформил-ТГФК.

Рис.3. Источники атомов углерода и азота в пуриновом кольце

5