Nucleótidos Compuestos heterocíclicos formados por la unión de una base nitrogenada, una pentosa y grupos fosfatos

BASES NITROGENADAS 4/5/2008 2

RIBONUCLEÓTIDOS 4/5/2008 3

Funciones de los nucleótidos *Donadores de energía en los sistemas biológicos. Ej. ATP-ADP GTP-GDP *Segundo mensajero Ej. AMPc y GMPc *Cofactores en las reacciones enzimáticas Ej. NAD, NADP, FAD, FMN *Transportadores o activadores en el metabolismo Ej. UDP Reguladores Metabólicos *Precursores de los ácidos nucleicos

Síntesis de Purinas Las purinas son las bases nitrogenadas adenina, guanina e hipoxantina. Tienen una estructura de doble anillo de seis carbono y otro de cinco carbonos

SÍNTESIS NUCLEÓTIDOS PURÍNICOS 1er. NUCLEÓTIDO: IMP (HIPOXANTINA) SE FORMA DIRECTAMENTE UN NUCLEÓTIDO. LOCALIZACIÓN CELULAR: CITOSOL TEJIDOS: TODOS LOS QUE SE DUPLICAN. Principalmente el Hígado PRECURSORES: RIBOSA 5 P (PRPP) GLUTAMINA GLICINA CO2 ASPARTATO ACIDO FÓRMICO (THF) PRODUCTOS FINALES: IMP – AMP – GMP 4/5/2008 6

Origen de los átomos constituyentes del anillo púrico GLICINA ASPARTATO C N C C N N N10-FORMIL-TETRAHIDROFOLATO C N10-FORMIL-TETRAHIDROFOLATO C N N GLUTAMINA

Dos vías están implicadas en la formación de nucleótidos de purina: Síntesis de Novo de purinas Vías de recuperación de purinas 4/5/2008 8

Síntesis de Novo: El anillo de purina esta ensamblado con una molécula de ribosa 5 P, por lo que las purinas se sintetizan como mono nucleótidos Existen dos estadios: 1. Formación de inosina mono fosfato (IMP) 2. Conversión de IMP a AMP y GMP 4/5/2008 9

Se necesitan 11 reacciones para formar inosina mono fosfato (IMP), el nucleótido de la hipoxantina. La primera reacción forma fosforribosil 1 pirofosfato (PRPP). El resto de las reacciones tienen que ver con la construcción del anillo de purina por la adición de cinco carbonos y cuatro átomos de nitrógeno de los aminoácidos (acido aspártico, glicina y glutamina), CO2 y derivados del THF al PRPP. 4/5/2008 10

Síntesis de purinas

Regulación de la síntesis de purinas: Esta regulada alostericamente por la inhibición por retroalimentación en cuatro zonas de control: PRPP sintasa PRPP amidotransferasa (Es la principal enzima de control) Adenil succinato sintasa IMP Deshidrogenasa 4/5/2008 13

PRPP amidotransferasa Enzimas Reguladas por ATP ribosa-5-P ATP PRPP PRPP sintetasa glutamina 5-fosforribosilamina PRPP amidotransferasa IMP GTP Síntesis de Purinas

Adenilosuccinato sintetasa Regulación entre Bases Púricas IMP ADENILOSUCCINATO XANTILATO AMP GMP ADP GDP ATP GTP IMP deshidrogenasa aspartato Adenilosuccinato sintetasa glutamina NAD+

Consumo de Energía La formación de IMP requiere 6 moles de ATP La conversión de IMP a AMP utiliza un GTP La conversión de IMP a GMP emplea dos moléculas de ATP. Por tanto, se requieren siete moléculas de ATP para formar una molécula de AMP y ocho ATP para una molécula de GTP 4/5/2008

De este modo, en términos de energía, la vía de Novo es un proceso costoso. La vía de recuperación, sin embargo, proporciona un método alternativo de formar nucleótidos de purina sin emplear mucho ATP 4/5/2008 17

Síntesis de salvamento Las bases libres de purina, adenina, guanina, e hipoxantina, pueden ser reconvertidas a sus correspondientes nucleótidos mediante fosforibosilación. Dos enzimas transferasas importantes están implicadas en el salvamento de las purinas: adenosin fosforibosil transferasa (APRT), que cataliza la siguiente reacción: adenina + PRPP <——> AMP + PPi y, la hipoxantina-guanina fosforibosil transferasa (HGPRT), que cataliza las siguientes reacciones: hipoxantina + PRPP <——> IMP + PPi guanina + PRPP <——> GMP + PPi

Para la síntesis de recuperación solo se necesitan dos enzimas: 1 Para la síntesis de recuperación solo se necesitan dos enzimas: 1.Adenina fosforribosil transferasa (APRT) 2. Hipoxantina-guanina fosforribosil transferasa (HGPRT) 4/5/2008 19

El síndrome de Lesch-Nyhan: Es una alteración causada por una casi total ausencia de HGPRT. La vía de recuperación esta virtualmente inactiva para la guanina y la hipoxantina. 4/5/2008 21

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DEGRADACIÓN DE LAS BASES PÚRICAS

La rotura de purinas tiene dos estadios: 1 La rotura de purinas tiene dos estadios: 1. La rotura del nucleótido a una base libre hipoxantina o xantina 2. formación de acido úrico 4/5/2008 24

Para la formación de acido úrico, solo se necesitan dos pasos, catalizados por la misma enzima: 1. Oxidación de la hipoxantina a xantina por la xantina oxidasa 2. Oxidación de la xantina a acido úrico 4/5/2008 25

En humanos, el acido úrico que se forma se excreta por la orina En humanos, el acido úrico que se forma se excreta por la orina. El acido úrico es insoluble El pH de la orina le permite precipitar a concentraciones elevadas en forma de urato sódico. La hiperuricemia , es decir el aumento de los niveles séricos de acido úrico, puede producir Gota. 4/5/2008 26

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Catabolismo de purinas

El exceso de ácido Úrico en las personas es lo que da origen a la enfermedad conocida como Artritis Gotosa. 4/5/2008 29

SÍNTESIS DE NUCLEÓTIDOS PIRIMIDÍNICOS

SÍNTESIS NUCLEÓTIDOS PIRIMIDÍNICOS 1er. NUCLEÓTIDO: UMP PRIMERO SE FORMA EL NÚCLEO PIRIMÍDICO Y DESPUÉS EL NUCLEÓTIDO. LOCALIZACIÓN CELULAR: CITOSOL TEJIDOS: TODOS LOS QUE SE DUPLICAN. PRECURSORES: ASPARTATO CARBAMOIL P RIBOSA 5 P (PRPP) PRODUCTOS FINALES: UMP – CMP – TMP 4/5/2008 31

Origen de los átomos constituyentes del anillo pirimídico GLUTAMINA CO2 ASPARTATO C N O

Hay tres principales estadios en la biosíntesis de las pirimidinas 1. Construcción del anillo pirimidina para formar uridina monofosfato (UMP) 2. Conversión de UMP a uridina trifosfato (UTP) y citidina trifosfato (CTP), los nucleótidos de ARN Formación de los desoxirribonucleotidos CTP y TTP encontrados en el ADN 4/5/2008 33

Síntesis de novo de pirimidinas

Enzimas de la síntesis de pirimidina 1. Carbamoil fosfato sintasa II 2 Enzimas de la síntesis de pirimidina 1. Carbamoil fosfato sintasa II 2. aspartato transcarbamoylasa, (ATCase) 3. carbamoil aspartato deshidratasa 4. dihidroorotato deshidrogenasa 5. orotato phosphoribosyltransferase 6. orotidina-5'-fosfato carboxilasa

Síntesis de CTP

Síntesis de dTMP

Regulación de la vía El paso limitante en humanos es la formación de carbamoil fosfato por la carbamoil fosfato sintasa II La CPSII es inhibida por los productos finales de la síntesis de las pirimidinas, es decir UDP y UTP. La reacción es activada por ATP y PRPP. 4/5/2008 39

Carbamoil fosfato sintetasa II Enzimas Reguladas por ATP CO2 + glutamina + 2ATP + 2H2O carbamoil fosfato Carbamoil fosfato sintetasa II 1 UDP UTP ATP Síntesis de Pirimidinas

Carbamoil fosfato sintetasa II Formación del Carbamoil Fosfato carbamoil-fosfato NH4+ carbamoil-P sintetasa I HCO3- 2ATP 2ADP + Pi 1 CO2 + glutamina + 2ATP + 2H2O carbamoil fosfato Carbamoil fosfato sintetasa II 1 Ciclo de la Urea Síntesis de Pirimidinas

Diferencias en la obtención Ciclo de la Urea Síntesis de Nucleótidos Enzima Carbamoil Fosfato Sintetasa I Carbamoil Fosfato Sintetasa II Lugar de Síntesis Matriz Mitocondrial Hepática Citosol Hepático y de otros tejidos Precursores HCO3- , NH4+, 2 ATP CO2 , Glutamina, 2 ATP Regulación +  por N-Acetil Glutamina +  por ATP -  por UDP y UTP

Recuperación de pirimidinas La vía de recuperación de pirimidinas es similar a la de las purinas. La rotura de nucleótidos libera pirimidinas libres que son recuperados por la enzima uracil-timina fosforribosil transferasa (UTPRT), que vuelve a juntarlas con una ribosa 5 P reformando los nucleótidos. 4/5/2008 43

Rotura de pirimidinas: Las purinas se excretan con su anillo casi intacto en forma de acido úrico. Sin embargo el anillo de las pirimidinas puede ser roto y descompuesto a estructuras solubles. Como Beta alanina, NH3 y CO2. 4/5/2008 44

CONVERSIÓN DE RIBO EN DESOXIRRIBONUCLEÓTIDO 4/5/2008 DRA. GENOVEVA MARTIN M.Sc. 2007 - 08 45