№6_2 сем_ПЕРВИЧНЫЕ МЕТАБОЛИТЫ
.pdf
БИОСИНТЕЗ ПУРИНОВЫХ ОСНОВАНИЙ
Пуриновый биосинтез начинается с фосфорибозилдифосфата. Сначала присоединяется аминогруппа, которая впоследствии в кольце становится N-9 (2а). Глицин и формильная группа N10-формилтетрагидрофолата поставляют недостающие атомы пятичленного кольца (2б, 2в). Прежде чем это кольцо замкнется (2е), присоединяются
атомы N-3 и N-6 шестичленного кольца (2г, 2д). Затем
построение кольца продолжается путем присоединения N-
1 и С-2. На последней стадии шестичленное кольцо замыкается с образованием инозин-5'-
монофосфата [ИМФ (IMP)], который, однако, не накапливается, а быстро превращается в АМФ и ГМФ.
БИОСИНТЕЗ НУКЛЕОТИДОВ
Таким образом, синтез пуринов и пиримидинов de novo приводит к монофосфатам, соответственно ИМФ (IMP) и
УМФ (UMP):
|
РИБОЗО-5-ФОСФАТ |
→ |
ИМФ |
|
(из пентозофосфатного пути) |
(пуриновый нуклеотид) |
|||
КАРБАМОИЛФОСФАТ + АСПАРТАТ → |
ОМФ → УМФ |
|||
|
|
(пиримидиновый нуклеотид) |
||
Из |
этих |
двух |
предшественников |
|
синтезируются все другие нуклеотиды.
42
СИНТЕЗ НУКЛЕОТИДОВ ИЗ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ
1 |
2 |
|
Синтез пуриновых нуклеотидов (схема 1)
осуществляется из инозинмонофосфата [ИМФ (IMP)].
Его основание гипоксантин превращается в две стадии соответственно в аденин или гуанин.
Образующиеся
нуклеозидмонофосфаты АМФ (AMP) и ГМФ (GMP) переходят в дифосфаты АДФ (ADP) и ГДФ (GDP) под действием нуклеозидфосфаткинази, наконец, фосфорилируются нуклеозиддифосфаткиназами до трифосфатов АТФ (АТР) и ГТФ (GTP).
Нуклеозидтрифосфаты служат строительными блоками для РНК (RNA) или функционируют в
качестве |
коферментов. |
Преобразование |
|
рибонуклеотидов |
в |
дезоксирибонуклеотиды |
|
происходит на стации дифосфатов и катализируется нуклеозиддифосфат-редуктазой.
44
Пути биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов (схема 2) сложнее, чем пути синтеза пуриновых нуклеотидов. Прежде всего исходный УМФ (UMP) фосфорилируется до ди-, а затем трифосфата УТФ (UTP). УТФ превращается цитидинтрифосфат-синтазой (CTP-
синтаза) в ЦТФ (СTP). Так как восстановление пиримидиновых нуклеотидов до дезоксирибонуклеотидов происходит на стадии дифосфатов, ЦТФ должен быть гидролизован фосфатазой до ЦДФ (CDP), после чего могут образоваться дЦДФ (dCDP) и дЦТФ (dCTP).
Строительный блок ДНК (DNA), дезокситимидинтрифосфат [дТТФ (dTTP)], синтезируется из УДФ (UDP) в несколько стадий. Основание тимин, которое, по-видимому, находится только в ДНК, образуется на уровне нуклеозидмонофосфата при метилировании дезоксиуридинмонофосфата. Отвечают за эту стадию тимидилат-синтаза и вспомогательный фермент дигидрофолат-редуктаза, которые являются
важными мишенями для действия цитостатиков.
45
ПРОМЫШЛЕННОЕ ПОЛУЧЕНИЕ
НУКЛЕОТИДОВ
46
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ НУКЛЕОТИДОВ
Микробиологический синтез нуклеотидов и их производных имеет пока довольно ограниченные масштабы. Сферы применения этих соединений также пока невелики, за исключением нуклеотидов, используемых как пищевые добавки, в особенности при производстве искусственной пищи. Нуклеотиды и их производные могут применяться и как лечебные препараты. Широко используются они в лабораторной практике.
Характерная особенность большинства способов получения нуклеотидов –
необходимость внесения метаболического предшественника в среду для культивирования микроорганизмов или в
реакционную смесь.
47
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ АТФ
Получение АДФ или АТФ основано на осуществлении культурой микроорганизма реакции фосфорилирования аденина или адениловой кислоты
(5-АМФ).
Один из используемых промышленных продуцентов – Brevibacterium ammoniagenes АТСС
6872. Для получения АТФ эту бактерию выращивают на среде, содержащей высокую концентрацию глюкозы, мочевину, дрожжевой экстракт, соли фосфора, магния, кальция и биотин. По ходу культивирования в среду вносят предшественник нуклеозид - аденозин, который подвергается ферментативному фосфорилированию с образованием адениловой кислоты (АМФ), АДФ 48и АТФ.
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ АТФ
При аналогичных условиях культивирования, но при внесении предшественника гуанозина, можно получить гуаниловую кислоты (ГМФ), ГДФ и
ГТФ. |
Также |
продуцентами |
АТФ |
|
|
могут |
служить |
- |
|
|
Saccharomyces |
cerevisiae, |
||
|
Corynebacterium sp. |
|
||
Corynebacterium species Saccharomyces cerevisiae
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ НАД
Микробиологический синтез никотинамиддинуклеотида (НАД) и никотинамиддинуклеотидфосфата (НАДФ) происходит путем культивирования Brevibacterium ammoniagenes АТСС 6872 на среде, содержащей глюкозу, мочевину, дрожжевой экстракт, фосфаты, соли магния, кальция, биотин и предшественник, которым может быть никотиновая кислота или никотинамид. Предшественники обычно вводят на 2е сутки роста культуры. К 5м суткам в среде накапливается НАД, и культура выходит на стадию стационарного роста.
Никотинамиддинуклеотид (НАД) и никотинамиддинуклеотидфосфат (НАДФ) – производные витамина В5 (никотиновая кислота).
Являются коферментами
дегидрогеназ.
50