Синтез нуклеотидов

1.

Синтез пуриновых нуклеотидов
AMP
P O CH2
ATP
P O CH2
H
OH
2.7.6.1
H
O
H
H
O
H
H
OH
OH
O
P
амидотрансфераза
P
P O CH2
PRPP
OH
глутамин
OH
1
R=
O
H
OH
OH
P
C CH2 CH2 CH COOглутамин
P
2.4.2.14
-
P O CH2
H
O
O
NH3+
C CH2 CH2 CH COOглутамат
NH2
H
H
OH
OH
H
+
PPi
5-фосфо- -D-рибозиламин
глицин
NH2
2
O
NH3+
O
NH2
H
H
H O
H2N
OH OH
PRPP =
5-фосфорибозил1-пирофосфат
PPi
P O CH2
O
H
глутамат
R
Глутамин-5-фосфорибозилпирофосфат
1
ATP
ADP + Pi
NH2
+
H3N
HN
R
CH2
C
O
Глицинамидрибонуклеотид синтетаза
2
R
ATP ADP + Pi
+
+
H3N
+
H3N CH2 COOглицин
6.3.4.13
HN
CH2
C
+
H2O
O
R
глицинамидрибонуклеотид

2.

Синтез пуриновых нуклеотидов
+
H3N
C
HN
Глицинамидрибонуклеотид трансформилаза
3
CH2
O
R
H2C
N10-формил-TH4
HC
N5, N10-метилентетрагидрофолат
3
H+
N
10
N
H
H2O
5N
N
серин
H2O
5
5
N
N
10
OHC
10
N5, N10-метенилтетрагидрофолат
N10-формилтетрагидрофолат
TH4
O
C
+
H
N
H3N
CH2
H
HN
C
HN
O
5
CH2
C
N
H
+
OHC
O
C
K+
N
10
H
N
O
2.1.2.2
H
HN
10
N -формилтетрагидрофолат
R
R
CH2
C
O
R
формилглицинамидрибонуклеотид
глутамин
глутамат
4
Формилглицинамидрибонуклеотид амидолигаза
4
ATP
(амидотрансфераза)
ADP + Pi
O
C
O
C
H
N
H
HN
R
H
N
H
CH2
C
HN
R
NH
ATP ADP + Pi
C
CH2
C
O
O
6.3.5.3
глутамин
глутамат
H
N
H
HN
CH2
C
NH
R
формилглицинамидинрибонуклеотид

3.

Синтез пуриновых нуклеотидов
H
N
O
C
H
HN
CH2
C
Формилглицинамидинрибонуклеотид циклаза
5
NH
(синтетаза аминоимидазолрибонуклеотида)
R
ATP
3
O
C
5
ADP + Pi
ATP ADP + Pi
H
N
CH2
H
HN
H2O
C
NH
2
HC
6.3.3.1
1
R
4
7
CH
9
C
8
N
5
NH2
R
H2O
N
N
5-аминоимидазолрибонуклеотид
CH
HC
6
C
N
HCO3-
NH2
6
R
5-аминоимидазолрибонуклеотид
ATP
N
ADP + Pi
CH
HC
N
C
NH COO-
N5-Карбоксиаминоимидазолрибонуклеотид синтетаза
CO2
6a
7
R
N
7
C
COO-
HC
N
R
C
NH2
N5-Карбоксиаминоимидазолрибонуклеотид мутаза
N5-карбоксиаминоимидазолрибонуклеотид
6a
N5-карбоксиаминоимидазолрибонуклеотид
карбоксиаминоимидазолрибонуклеотид
5-аминоимидазолрибонуклеотид карбоксилаза
5-аминоимидазолрибонуклеотид
карбоксиаминоимидазолрибонуклеотид

4.

Синтез пуриновых нуклеотидов
N
C
COO-
HC
C
N
8
O
NH2
R
N-сукцинил-5-аминоимидазол-4-карбоксамидрибонуклеотид синтетаза
N
C
N
ATP
8
C
CH2
6.3.2.6
C
N
аспартат
R
C
C NH CH COOCH2
HC
COO-
NH2
N
ATP ADP + Pi
H3N CH COO-
+
HC
аспартат
+
COO-
NH2
COO-
R
N-сукцинил-5-аминоимидазол4-карбоксамидрибонуклеотид
ADP + Pi
O
N
C
C NH CH COO-
C
N-сукцинил-5-аминоимидазол-4-карбоксамидрибонуклеотид лиаза
CH2
HC
N
9
NH2
COO-
O
N
R
C
9
фумарат
R
O
N
C
C
HC
N
R
C
NH2
N
NH2
N
C NH CH COOCH2
HC
C
O
NH2
C
C
NH2
HC
4.3.2.2
-
COO
-
OOC CH CH COOфумарат
N
C
NH2
R
5-аминоимидазол4-карбоксамидрибонуклеотид

5.

Синтез пуриновых нуклеотидов
O
N
C
C
NH2
10 5-аминоимидазол-4-карбоксамидрибонуклеотид трансформилаза
HC
N
C
O
N
NH2
C
NH2
O
TH4
N
HC
R
10
C
N
2.1.2.3
NH2
C
N
R
H+
C
C
NH2
N
H
CH
HC
N10-формил-TH4
H2O
C
N10-формил-TH4
R
O
5-формамидоимидазол4-карбоксамидрибонуклеотид
TH4
O
N
C
C
NH2
N
H
CH
HC
N
C
11
N
H2O
N
C
C
R
NH
HC
P O CH2
2
C
HC
NH2
C
P O CH2
3.5.4.10
N
H
CH
O
H2O
O
1
4
C
5
9
C
4
8
N
H
H
OH
OH
C
7
5
6 1 NH
3
2
N
H
инозин монофосфат
N
O
C
N
O
HC
N
O
O
3
O
R
11
Инозинмонофосфат синтаза
H
H
OH
OH
H
C
N
CH
инозиновая кислота
CH

6.

CO2
O
глицин
7
HC 8
P
O CH2
C
N
N10-формил-TH4
9
N
O
H
H
OH
OH
H
инозин монофосфат
IMP
C 5 6 1 NH
C
4
3
N
глутамин
2
CH
аспартат
N10-формил-TH4

7.

Синтез AMP и GMP
N
HC
P O CH2 O
N
H
H
C
C
O
C
N
O
NH
N
=
CH
N
Rib
аспартат
C
NH
HC
H
OH OH
C
C
N
CH
H2O
P
NAD+
инозин монофосфат (IMP)
(гипоксантин)
NADH + H+
GTP
OOC CH2 CH COO-
GDP + Pi
NH
N
C
CH
O
инозин монофосфат
дегидрогеназа
-
аденилосукцинатсинтетаза
N
1.1.1.205
C
N
Rib
CH
-
NH
N
H
C
P
H2O
ATP
OOC CH CH COO-
ксантинмонофосфатглутамин аминотрансфераза
фумарат
глутамин
6.3.5.2
AMP + PPi
глутамат
NH2
N
C
C
O
N
N
Rib
C
P
C
C
NH
HC
HC
N
O
ксантозин монофосфат (ксантин)
Rib P
аденилосукцинат
аденилосукцинатлиаза
4.3.2.2
C
N
HC
N
C
HC
6.3.4.4
NH
C
N
CH
АМР
GМР
N
Rib
C
P
N
C
NH2

8.

Синтез пиримидиновых нуклеотидов
+
H3N CH COO-
Карбамоилфосфат синтетаза II
1
(цитозоль)
CH2
+
CH2
C
O
1
CH2
CO2
O
биотин
H3N CH COOCH2
+
CH2
биотин
NH2
O
C
O
H2N
C
O P
Oкарбамоилфосфат
глутамат
O
C
O-
O P
O
O
Аспартаткарбамоил трансфераза
2
-
-
аспартат
2
C
-
O-
O P
+
-
O
O
H3PO4
COO
O
H2N
CH2
H3N CH COO-
O
OOC
NH
COO-
3
O
OOC
C
O
CH
COO-
CH
C
NH
CH2
HN
CH2
NH2
CH2
C
-
H2O
O
NH
NH
Дигидрооротаза
3
C
CH
C
CH
C
HN
CH2
COO-
O
H2O
CH
C
NH
COO-
N-карбамоиласпартат
H3PO4
CH2
NH2
OOC
NH2
+
O-
O-
O
глутамат
H2N
O
C
2ADP + Pi
глутамин
2ADP + Pi
O
CO2 2ATP
CH2
NH2
2ATP
+
H3N CH COO-
COO-
дигидрооротовая
кислота

9.

Синтез пиримидиновых нуклеотидов
HN
O
C
O
C
4
CH2
O
CH COONH
HN
O
5
HN
O
C
O
C
N
Rib
NADH + H+
5
COO
C
C
NH
COO-
оротовая
кислота
Оротатфосфорибозил трансфераза
P O CH2
CH
H
COO-
Оротидинмонофосфатдекарбоксилаза
O
NH
PPi
P
NH
-
COO-
PRPP
C
CH
C
CH
HN
дигидрооротовая
кислота
CH
C
C
O
C
CH2
HN
4
O
NADH + H+
NAD+
C
NAD+
O
C
Дигидрооротат дегидрогеназа
CO2
HN
O
C
O
P
P
+
O
COO-
O
P O CH2
C
O
CH
C
C
N
COO-
O
H
H
OH
OH
уридин монофосфат
(уридилат)
NH
PPi
UMP
P
CH
C
C
HN
N
C
HN
CH
CH
Rib
H
H O
OH OH
PRPP =
5-фосфорибозил1-пирофосфат
O
C
O
H
оротидин-5'-фосфат

10.

O
глутамин
аспартат
C
CO2
O
HN
CH
C
CH
N
Rib
P
уридин монофосфат
(уридилат)

11.

Синтез ди- и трифосфатов нуклеозидов
ATP
NMP
ADP
Mg2+
ATP
NDP
ADP
Mg2+
NTP
Например:
UMP + ATP
UDP + ADP
UMP + 2ATP
UDP + ATP
UTP + ADP
UTP + 2ADP

12.

Синтез цитидин трифосфата
(цитидилат синтетаза)
O
уридин-5'-трифосфат
O
-
глутамин
глутамат
ATP
C
HN
O P
O-
O
O
O
O P O P O CH2
O-
C CH2 CH2 CH COO-
O
CH
глутамин
CH
C
N
O
O-
NH3+
H2N
ATP ADP + Pi
H
H
OH
OH
-
O
H
O
уридин-5'-трифосфат
ADP + Pi
NH2
CH
N
O
цитидин-5'-трифосфат
-
O P
O-
O
O
O P O P O CH2
O-
O-
O
CH
CH
C
N
O
H
H
OH
OH
цитидин-5'-трифосфат
H
NH3+
C CH2 CH2 CH COOглутамат

13.

Синтез нуклеозид дезоксирибозофосфатов
1) Субстраты: NDP - ADP, GDP, CDP, UDP
P
P
O CH2
2) Восстановитель - белок тиоредоксин
N
O
H
H
OH
OH
H
TR
3) Два фермента:
SH
SH
TR
а) рибонуклеотид редуктаза
H2O
б) тиоредоксин редуктаза
P
P
O CH2
4) Наличие NADPH + H+
NADP+
TR
SH
SH
NADPH+ Н+
S
TR
S
N
O
H
H
OH
H
H
S
S

14.

Синтез dTMP
O
C
a) dUDP + H2O
б)
dUTP
dUMP + H3PO4
пирофосфорилаза
dUMP
O
P O CH2
C
CH
HN
1) Получение dUMP
O
CH
C
N
P O CH2
O
H
H
OH
H
C
HN
H
CH
C
O
N
O
H
H
OH
H
dUMP
CH3
H
dTMP
тимидилатсинтаза
2) Метилирование
H
N
dUMP
8
7 CH2
6
5
N5,N10-CH2FH4
CH
N
FH4
H
N
H2C
8
5
9
10
R
FH2
N5,N10-CH2FH4
FH2
NADP+
dTMP
8
глицин
PLP
трансфераза
серин
C
9
CH2
10
NH R
7,8-Дигидрофолат
H
N
NADPH + H+
6
N
CH2
N
7 CH2
5
6
CH
N
H
FH4
NADPH + H+
редуктаза
7 CH2
9
CH2
10
NH R
Тетрагидрофолат
NADP+

15.

Рибонуклеотид редуктаза
R1 субъединица
P
P O CH2
N
O
H
H
3'
HS
H
2'
OH
P
P O CH2
HS
OH
OH
NDP
H
P O CH2
HS
+
HS
OH
OH
N
O
H
HS
H
-
O H
S
H
XH
XH
X+
R2
H
+
P
N
O
субъединица
Тиоредоксин S-S
NDP
H OH
Тиоредоксин (SH)2
dNDP
P
P O CH2
H
OH
+
X
P
N
O
H
H
dNDP
H
P O CH2
S
+
S
OH
X
H
P
N
O
H
H
H
P O CH2
S
+
S
OH
XH
N
O
H
H
S
H
-
S

16.

Катаболизм пуринов
N
HC
H2O
N
N
HC
N
Rib
C
C
N
C
Rib
Pi
O
C
C
O
C
HC
C NH
2
N
P
N
NH
N
Rib
GMP
C
C
NH2
C
N
Pi
N
HC
CH
N
P
H2O
N
C
C
Rib
AMP
NH2
C
N
N
CH
аденозин
H2 O
NH
C NH
2
NH3
гуанозин
N
H2 O
HC
Rib
N
H
C
C
O
C
N
N
NH
HC
C NH
2
N
H
гуанин
H2O + O2
C
C
O
C
N
N
NH
HC
CH
гипоксантин
(кетоформа)
N
Rib
H2 O
C
C
Rib
O
C
N
N
NH3
HC
N
H
C
C
O
C
N
N
NH
HO C
C OH
ксантин
(кетоформа)
N
H
H2 O + O 2
H2O2
C
C
O
C
N
CH
инозин
H2O2
H2 O
NH
NH
C OH
мочевая
кислота

17.

Катаболизм пуринов
N
C
HO C
C
N
H
O
C
N
H
N
NH
O C
C OH
мочевая
кислота
N
H
1/2 O2 + H2O
O
H2O
C
C
H
N
H
N
H
костные рыбы
N
H
C O
большинство млекопитающих
2 H2N
C O
аллантоат
C
H
NH2
(5-уреидогидантоин)
рептилии, насекомые
COO- NH2
C
аллантоин
CO2
приматы, птицы,
NH2
O
H2O
COOC O
H
глиоксилат
C
4 NH4
NH2
O
мочевина
земноводные,
хрящевые рыбы
2 H2O
2 CO2
аммиак
морские
беспозвоночные

18.

Катаболизм пиримидинов
O
C
HN
O
O
C
CH3
C
CH
C
N
H
HN
C
H
C
C
H
O
+
NADPH + H
+
NADP
тимин
CH3
N
H
O
H2N
H
CH
CH3
H2O
NH4+ + HCO3-
CH
C
O-
CH3
H2O
-уреидоизобутират
O
H3N CH2
NH CH2
O
дигидротимин
+
C
O
C
O-
HO
-кетоглутарат
-аминоизобутират
O
C CH
глутамат
CH3
C
O-
метилмалонилполуальдегид