Biosíntesis de Nucleótidos: Purinas y Pirimidinas, Rutas de Novo y de Recuperación
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Nucleótidos y nucleósidos
Nucleótido (éster fosfórico de nucleósido = nucleósido + fosfato {fosfato-pentosa por C5}) -(fosforilación -Pi)-> Nucleósido (N-heterósido de B.N. = pentosa + BN por enlace glicosídico)
Bases nitrogenadas
Pirimidinas (se unen por N-1): Citosina (C), Uracilo (U), Timina (T)
Purinas (se unen por N-9, 2 anillos): Adenina (A), Guanina (G)
Propiedades de las bases nitrogenadas (BN)
- Absorción en la región UV del espectro (260 nm).
- Carácter débilmente básico.
- Estructuras planas.
- Formación de enlaces de hidrógeno.
- Tautomería ceto-enol y amino-imina.
La pentosa puede ser ribosa o desoxirribosa.
Biosíntesis de novo de purinas
Procedencia de los átomos:
- Purinas: CO2, Gly, Asp, Gln, THF.
- Pirimidinas: Gln, CO2, Asp.
Parte común
Ribosa (de pentosas P) -[(PRPP sintasa) + ATP -> AMP]-> PRPP
Específica de purinas
(En citosol, larga y costosa en energía; la base se sintetiza comprometidamente en el nucleótido.)
PRPP -[(Gln-PRPP amidotransferasa) + Gln - Glu + PPi]-> PRA -[+Gly +ATP -> ADP]-> -[+N-formil-THF -> THF]-> -[+Gln -> Glu +ATP -> ADP]-> -[(ciclación) +ATP -> ADP]-> -[+CO2]-> -[+ATP -> ADP +Asp]-> -[(serie de reacciones) -fumarato]-> -[N-formil-THF -> THF]-> -[-H2O]-> IMP (la base ya está dentro del nucleótido IMP).
El IMP se bifurca en dos rutas:
- -[(adenilosuccinato sintetasa) + Asp + GTP -> GDP + Pi]-> Adenilosuccinato -[(adenilosuccinato liasa) - fumarato]-> AMP
- -[(IMP DH) + H2O + NAD+ -> NADH + H+]-> XMP -[(GMP sintasa) + H2O + glutamina -> glutamato + ATP -> AMP + PPi]-> GMP
*Las monofosfatoquinasas son específicas de BN; las difosfatoquinasas son inespecíficas de BN.
Regulación de la biosíntesis de purinas
- Ribosa-5-fosfato: inhibición parcial por AMP, GMP e IMP.
- Glutamina-PRPP amidotransferasa: inhibición sinérgica por IMP, AMP y GMP.
- Adenilosuccinato sintetasa: inhibición específica por AMP.
- IMP-DH: inhibición específica por GMP.
Biosíntesis de recuperación de purinas
Ácido nucleico -(endonucleasa)-> oligonucleótido -(fosfodiesterasa)-> nucleótido monofosfato (NMP) -[(nucleotidasas) + H2O -> Pi]-> nucleósidos -[(fosforilasa) + Pi -> Ribosa-1-P]-> BN.
- Adenina -[(adenina fosforribosil transferasa) + PRPP]-> AMP + PPi
- Hipoxantina / Guanina -[(hipoxantina-guanina fosforribosil transferasa)]-> IMP + PPi / GMP + PPi
Biosíntesis de novo de pirimidinas
(Citosol, más simple, formación completa de la base.)
CO2 -[(carbamoil fosfato sintetasa II) + ATP -> ADP + Gln -> Glu {+ ATP, PRPP // - UDP, UTP, CTP}]-> carbamoil fosfato -[(aspartato transcarbamilasa) + Asp]-> N-carbamoilaspartato -> dihidroorotato -[(oxidación) + NAD+ -> NADH + H+]-> orotato (ya es la BN) -[+PRPP -> PPi]-> OMP -[-CO2 {- UMP}]-> UMP -[(UMP quinasa) + ATP -> ADP]-> UDP -[(NDP quinasa) + ATP -> ADP]-> UTP -[(CTP sintasa) + H2O + Gln -> Glu + ATP -> ADP + Pi {- CTP}]-> CTP
Biosíntesis de recuperación de pirimidinas
Nucleótidos / ácidos nucleicos -(hidrólisis)-> uridina / citidina.
- a) Síntesis de UMP: uridina + ATP -(uridina quinasa)-> UMP + ADP
- b) Síntesis de CMP: citidina + ATP -(citidina quinasa)-> CMP + ADP
Formación de desoxirribonucleósidos
- Acción de la ribonucleótido reductasa (+ NADPH + H+ -> NADP+).
- Cadena de transporte de electrones (tiorredoxina reductasa).
- Cadena de electrones (glutatión reductasa).
Ribonucleótido reductasa
Regulación global: activada alostéricamente por ATP; inhibida alostéricamente por dATP.
Regulación específica: nivel de desoxirribonucleótido.