METABLISMUS UKLETID U Tomáš Kučera tomas.kucera@lfmotol.cuni.cz Ústav lékařské chemie a klinické biochemie 2. lékařská fakulta, Univerzita Karlova v Praze a Fakultní nemocnice v Motole 2017
UKLETIDY nukleotid (nukleosidtrifosfát) P P P H t e h e r o c y k H H H H ()H s l u nukleobáze označení dáno historicky dusíkaté heterocyklické sloučeniny pyrimidinové purinové nikotinamidové, flavinové, DMB...
PYRIMIDIVÉ BÁZE A UKLESIDY aspartát C5 C 6 C 4 1 3 2 C amid glutaminu HC 3 H 2 H H 3 C H H H H uracil (Ura) cytosin (Cyt) thymin (Thy) H 2 H H 3 C H H H H H H H H H uridin (U) cytidin (C) deoxythymidin (dt)
PURIVÉ BÁZE A UKLESIDY HC 3 glycin amin aspartátu formiát 1 C 6 C 2 3 5 C 7 8C 4 C 9 H formiát amid glutaminu H 2 H H H H H 2 H H H adenin (Ade) guanin (Gua) hypoxanthin (Hyp) xanthin (Xan) H 2 H H H H H 2 H H H H H H H H H H H adenosin (A) guanosin (G) inosin (I) xanthosin (X)
EBVYKLÉ BÁZE A UKLESIDY H H 3 C H 2 HH 2 C H 2 H H H H H H 5-methylcytosin (m 5 Cyt, mcyt) 5-hydroxymethylcytosin (hm 5 Cyt, hmcyt) pseudouridin (Ψ) H 2 H H H 3 C H H H 5-formylcytosin (f 5 Cyt) -4-methylcytosin (m 4 Cyt) -6-methyladenin (m 6 Ade, made)
Angew. Chem. Int. Ed. 51, 7110 7131, 2012 Angew. Chem. Int. Ed. 51, 7110 7131, 2012 Angew. Chem. Int. Ed. 51, 7110 7131, 2012 EBVYKLÉ BÁZE A UKLESIDY
XATHIVÉ ALKALIDY H 3 C CH 3 H CH 3 H 3 C H CH 3 kofein CH 3 theobromin CH 3 theofylin
FUKCE UKLETIDŮ prekurzory (a monomerní jednotky) DA a RA ATP, GTP, CTP, UTP, datp, dgtp, dctp, dttp složky enzymových kofaktorů AD(P), FAD, FM, CoA, kobalamin, [P]APS makroergické přenašeče energetických kvant ATP, GTP aktivované intermediáty v biosyntézách UDP-cukry, CDP-diacylglyceroly, S-adenosylmethionin second messengers v přenosu signálu camp, cgmp allosterické regulátory ATP, ADP, AMP
ZÍSKÁVÁÍ UKLETIDŮ pankreatické (deoxy)ribonukleasy a střevní polynukleotidasy: K nukleotidy nukleotidasa epitheliálních buněk střeva: nukleotidy nukleosidy nukleosidy v epitheliálních buňkách střeva využity intaktní [hydro/fosforo]lyzovány nukleosid[fosforyl]asami: nukleosid + [H 2 / P ] báze + pentosa[-1-fosfát] salvage pro vlastní potřebu transport do krve cca 5 % požitých nukleotidů do krve jako báze a nukleosidy nízký příjem z potravy nutnost biosyntézy (recyklace) biosyntéza energeticky náročná výhodnost recyklace
Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání) BISYTÉZA PYRIMIDIVÝCH UKLETID U UMP
BISYTÉZA PYRIMIDIVÝCH UKLETIDŮ UTP,CTP SYTÉZA UTP UMP + ATP UDP + ADP UDP + ATP nukleosidmonofosfátkinasa nukleosiddifosfátkinasa UTP + ADP SYTÉZA CTP H 2 H glutamin glutamát P P P CTP-synthetasa P P P ATP+H 2 ADP+ P H H UTP H H CTP
REGULACE BISYTÉZY PYRIMIDIVÝCH UKLETIDŮ karbamoylfosfátsynthetasa II aktivace ATP, PRPP inhibice UDP, UTP MP-dekarboxylasa kompetitivní inhibice UMP (méně i CMP) Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)
RECYKLAČÍ REAKCE PYRIMIDIVÝCH UKLETIDŮ VZIK UKLESIDŮ Ura(Cyt) + D-ribosa-1-fosfát U(C) + P Thy + D-deoxyribosa-1-fosfát thymidinfosforylasa dt + P VZIK UKLETIDŮ U(C) + ATP UMP(CMP) + ADP dt + ATP dtmp + ADP dc + ATP pyrimidinnukleosidfosforylasa uridin-cytidinkinasa deoxythymidinkinasa deoxycytidinkinasa dcmp + ADP
Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání) BISYTÉZA PURIVÝCH UKLETID U 1
BISYTÉZA PURIVÝCH UKLETIDŮ 2 Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)
BISYTÉZA PURIVÝCH UKLETIDŮ 3 VZIK TP specifické nukleosidmonofosfátkinasy nerozlišují deoxyribosu a ribosu AMP + ATP GMP + ATP ADP + ADP GDP + ADP nespecifické nukleosiddifosfátkinasy nespecifické k oběma substrátům i k DP (TP) a ddp (dtp) GDP + ATP adenylátkinasa guanylátkinasa nukleosiddifosfátkinasa GTP + ADP
REGULACE BISYTÉZY PURIVÝCH UKLETIDŮ ribosafosfátpyrofosfokinasa (PRPP-synthetasa) inhibice ADP, GDP Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání) amidofosforibosyltransferasa aktivace PRPP inhibice všemi A a G nukleotidy, XMP adenylsukcinátsynthetasa inhibice AMP poháněno GTP IMP-dehydrogenasa inhibice GMP GMP-synthetasa poháněno ATP
RECYKLAČÍ DRÁHY PURIVÝCH UKLETIDŮ biosyntéza purinů v játrech, mozku, neutrofilech... nukleosidy a volné báze transportovány do jiných tkání např. lymfocyty využívají recyklační dráhy jako hlavní zdroj nukleotidů
RECYKLAČÍ DRÁHY PURIVÝCH UKLETIDŮ VLÉ BÁZE UKLETIDY UKLESIDY adenin APRT AMP 5 -nukleotidasa adenosin PRPP P P P H 3 adenosinkinasa ADP H 3 ATP AMPdeaminasa adenosindeaminasa hypoxanthin HGPRT IMP 5 -nukleotidasa inosin PRPP P P P ribosa-1-fosfát P purinnukleosidfosforylasa guanin HGPRT GMP 5 -nukleotidasa guanosin PRPP P P P ribosa-1-fosfát P purinnukleosidfosforylasa
LESCHŮV-YHAŮV SYDRM nadprodukce kyseliny močové symptomy dny neurologické abnormality, mentální retardace, agresivita, sebepoškozování deficience HGPRT (chromosom X) aktivace amidofosforibosyltransferasy nadprodukce a zvýšená degradace purinových nukleotidů
CYKLUS PURIVÝCH UKLETIDŮ Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání) kombinace biosyntetických a úsporných enzymů metabolismu purinů anaplerotická dráha citrátového cyklu v kosterním svalu
VZIK DEXYRIBUKLETIDŮ Smith, C., Marks, A. D., Lieberman, M.: Marks basic medical biochemistry: a clinical approach, Lippincott Williams & Wilkins, 2004 (2. vydání) ribonukleotidreduktasa + Fe 3+, 2 radikálový mechanismus redukce na fosforylační úrovni DP 2 allosterická místa aktivita specificita Substrát aktivity Efektor specificity žádný datp DP CDP ATP ATP nebo datp UDP ATP ATP nebo datp GDP ATP dttp ADP ATP dgtp
SYTÉZA DEXYTHYMIDIU dutp + H 2 dump + P P dudp + H 2 dump + P dcmp + H 2 dump + H 3 Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání) thymidylátsynthasa dtmp + ATP dtdp + ADP dtdp + ATP dttp + ADP prevence du v DA
DBURÁVÁÍ PURIVÝCH UKLETIDŮ Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)
DEGRADACE KYSELIY MČVÉ ČLVĚK JI DEGRADVAT EUMÍ DA zvýšená hladina kyseliny močové v tělesných tekutinách usazování v různých tkáních (klouby, ledviny...) nedostatečné vylučování Leschův-yhanův syndrom deficience glukosa-6-fosfatasy Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání) allopurinol
DEGRADACE PYRIMIDIVÝCH UKLETIDŮ Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)
SYTÉZA AD(P) Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)
SYTÉZA FLAVIVÝCH UKLETIDŮ Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)
KEC KEC Děkuji za pozornost!
PYRIMIDIVÉ BÁZE A UKLESIDY aspartát C 5 C 6 C 4 1 3 2 C amid glutaminu HC 3
PURIVÉ BÁZE A UKLESIDY HC 3 glycin amin aspartátu formiát 1 C 6 C 2 3 5 C 7 8C 4 C 9 H formiát amid glutaminu
EBVYKLÉ BÁZE A UKLESIDY
Angew. Chem. Int. Ed. 51, 7110 7131, 2012 EBVYKLÉ BÁZE A UKLESIDY
Angew. Chem. Int. Ed. 51, 7110 7131, 2012 EBVYKLÉ BÁZE A UKLESIDY
EBVYKLÉ BÁZE A UKLESIDY
BISYTÉZA PYRIMIDIVÝCH UKLETID U UMP
BISYTÉZA PYRIMIDIVÝCH UKLETID U UMP
BISYTÉZA PYRIMIDIVÝCH UKLETID U UMP
BISYTÉZA PYRIMIDIVÝCH UKLETID U UMP
BISYTÉZA PYRIMIDIVÝCH UKLETID U UMP
Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání) BISYTÉZA PYRIMIDIVÝCH UKLETID U UMP
BISYTÉZA PURIVÝCH UKLETID U 1
BISYTÉZA PURIVÝCH UKLETID U 1
BISYTÉZA PURIVÝCH UKLETID U 1
BISYTÉZA PURIVÝCH UKLETID U 1
BISYTÉZA PURIVÝCH UKLETID U 1
BISYTÉZA PURIVÝCH UKLETID U 1
BISYTÉZA PURIVÝCH UKLETID U 1
BISYTÉZA PURIVÝCH UKLETID U 1
BISYTÉZA PURIVÝCH UKLETID U 1
BISYTÉZA PURIVÝCH UKLETID U 1
Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání) BISYTÉZA PURIVÝCH UKLETID U 1
SYTÉZA AD(P)
SYTÉZA AD(P) oet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)
SYTÉZA FLAVIVÝCH UKLETIDŮ
SYTÉZA FLAVIVÝCH UKLETIDŮ Voet, D., Voet, J. G.: Biochemistry, John Wiley & Sons, Inc., 2011 (4. vydání)
SYTÉZA DEXYTHYMIDIU