METABOLISMO DEI NUCLEOTIDI

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1 METABOLISMO DEI NUCLEOTIDI

2 SOSTANZE UBIQUITARIE COSTITUISCONO UNITA MONOMERICHE ACIDI NUCLEICI NUCLEOSIDI TRIFOSFATI (ATP) SONO PRODOTTI TERMINALI RICCHI DI ENERGIA MAGGIOR PARTE DELLE VIE METABOLICHE SONO REGOLATE DA ATP, ADP, AMP (camp, cgmp) NUCLEOTIDI ADENINICI SONO COMPONENTI DEI COENZIMI (NAD, NADP, FMN, FAD, CoA) TUTTE LE CELLULE POSSONO SINTETIZZARLI DE NOVO O RICAVARLE DA PRODOTTI DI DEGRADAZIONE DEGLI AC. NUCLEICI ENDOGENI O PROVENIENTI DALLA DIETA

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4 RibonucleoSidi: base + ribosio

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6 METABOLISMO DEI NUCLEOTIDI PRPP fosfo ribosil pirofosfato

7 SINTESI DE NOVO DELLE PURINE (GMP e AMP, tramite il precursore IMP) INOSINA MONOFOSFATO

8 SINTESI DE NOVO LE PURINE SONO SINTETIZZATE DIRETTAMENTE COME DERIVATI NUCLEOTIDICI A PARTIRE DA PRPP NON COME BASI LIBERE 11 REAZIONI PORTANO ALLA FORMAZIONE DI UN PRECURSORE - INOSINA MONOFOSFATO (IMP) DISPENDIO ENERGETICO ELEVATO: 5 ATP CONSUMATI, 6 donatori di azoto o carbonio * Sito di regolazione

9 o PRPP sintasi* Glutammina*

10 Glicina N 10 -Formil THF N 10 -formil-tetraidrofolato Glutammina

11 C CO 2 Aspartato

12 N 10 -Formil THF

13 SINTESI DEI NUCLEOTIDI AMP GMP * * *Sito di regolazione (feed-back) Al Ciclo di Krebs

14 REGOLAZIONE BIOSINTESI NUCLEOTIDI PURINICI Inibizioni a feedback ATP e GTP vengono mantenuti a parità di concentrazione

15 SINTESI NUCLEOTIDI DIFOSFATO TRIFOSFATI FOSFORILAZIONE DEI MONOFOSFATI AMP + ATP 2ADP ADENILATO CHINASI GMP + ATP GDP + ATP GDP + ADP NUCLEOSIDE MONOFOSFATO CHINASI GTP + ADP NUCLEOSIDE DIFOSFATO CHINASI LE REAZIONI CHE SOSTENGONO LE CHINASI SONO: FOSFORILAZIONE DELL ATP A LIVELLO DEL SUBSTRATO (GLICOLISI) FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA

16 DIGESTIONE E ASSORBIMENTO

17 SALVATAGGIO DELLE PURINE (VIA DI RECUPERO) RICAMBIO DEGLI ACIDI NUCLEICI GUANINA ADENINA IPOXANTINA MAMMIFERI: 2 ENZIMI 1. ADENINA FOSFORIBOSIL TRANSFERASI ADENINA + PRPP AMP + PPi 2. IPOXANTINA-GUANINA FOSFORIBOSIL TRANSFERASI (HGPRT) IPOXANTINA+ PRPP IMP + PPi GUANINA + PRPP GMP + PPi MUTAZIONI DI HGPRT SONO ALLA BASE DELLA SINDROME DI LESCH-NYHAN X-linked (colpisce sesso maschile) produzione eccessiva di acido urico, eccesso di PRPP, stimolazione sintesi de novo spasticità ritardo mentale aggressività automutilazione

18 BIOSINTESI DELLE PIRIMIDINE L anello delle pirimidine viene prodotto a partire da carbamil fosfato (glutammina) e aspartato e aggiunto al ribosio a sintesi ultimata (da glutammina e CO 2 )

19 La carbamil fosfato sintetasi II è citosolica * La carbamil fosfato sintetasi I (ciclo dell urea e biosintesi dell arginina) è mitocondriale *Sito di regolazione Negli animali CPSII e ATCasi (aspartato trans carbamilasi) Diidrorotasi costituiscono un unica proteina trifunzionale (CAD)

20 SINTESI DEI NUCLEOTIDI DI -TRIFOSFATO UMP + ATP UDP + ADP MONOFOSFATO CHINASI UDP + ATP UTP + ADP DIFOSFATO CHINASI SINTESI DEL CTP

21 REGOLAZIONE BIOSINTESI PIRIMIDINE La biosintesi delle pirimidine è regolata allostericamente (feed-back) a livello di Carbamil fosfato sintetasi II (animali) Aspartato transcarbamilasi (batteri)

22 Formazione dei DEOSSIRIBONUCLEOTIDI (per il DNA) Si formano a partire dai ribonucleotidi per riduzione del Carbonio 2

23 RIBONUCLEOTIDE REDUTTASI (E. coli) Prototipo delle reazioni che utilizzano specie radicaliche ATP modulatore allosterico POSITIVO datp modulatore allosterico NEGATIVO

24 MECCANISMO CATALITICO Ribonucleotide Reduttasi tirosina

25 Gli elettroni per la riduzione del nucleotide difosfato provengono dal NADPH

26 FORMAZIONE DEI DEOSSIRIBONUCLEOTIDI Le cellule non hanno bisogno di ribonucleotidi di TIMINA liberi e quindi la sintesi dei nucleotidi di TIMINA procede da altri nucleotidi pirimidinici

27 Regolazione della biosintesi dei deossiribonucleotidi Basata sul controllo del corretto bilancio dei precursori della sintesi del DNA

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29 REAZIONE della TIMIDILATO SINTASI Il CH 3 viene donato dal THF

30 La sintesi del timidilato e il folato possono essere bersaglio di agenti chemioterapici F (fluoro)dump = substrato suicida della timidilato sintasi Metotrexato = analogo strutturale del folato Trimetoprim lega la diidrofolatoreduttasi batterica ed è un antibiotico

31 L'inibizione suicida, o inattivazione suicida o inibizione basata sul meccanismo, è una forma irreversibile di inibizione enzimatica, che ha luogo quando un enzima si lega ad un substrato analogo e forma con esso un complesso irreversibile, grazie alla formazione di un legame covalente durante la "normale" reazione di catalisi. L'inibitore si lega al sito attivo, dove viene modificato dall'enzima per produrre un gruppo reattivo che reagisce irreversibilmente a formare un complesso inibitore-enzima stabile.

32 CATABOLISMO DELLE PURINE produce acido urico Purina nucleoside fosforilasi (PNP)

33 Xantina ossidasi: FAD, centri Fe-S e Mo (molibdeno) Il Mo cicla tra gli stati redox MoVI, MoIV e MoV Gli elettroni riducono il FAD che a sua volta riduce l ossigeno prima ad anione superossido e poi ad H 2 O 2

34 Escreto da CATABOLISMO DELLE PURINE DESTINI METABOLICI DELL ACIDO URICO

35 GOTTA DOVUTA AD ALTERAZIONI DEGLI ENZIMI DEL RICICLAGGIO DELLE PURINE PRODUZIONE DI NUCLEOTIDI PURINICI DE NOVO ALTI LIVELLI DI URICEMIA AUMENTO DI ACIDO URICO PORTA ALLA FORMAZIONE DI CRISTALLI DI URATO SI ACCUMULANO SPECIALMENTE A LIVELLO DELLE ARTICOLAZIONI DELLE ESTREMITA ALTERAZIONI RENALI - TRATTAMENTO CON ALLOPURINOLO (inibisce la xantina ossidasi, vengono escrete xantina e ipoxantina, più solubili dell acido urico)

36 CATABOLISMO DELLE PIRIMIDINE NON CI SONO PRODOTTI DI ESCREZIONE METABOLITI DEGLI AMINO ACIDI UREA urea