Metabolisme Purin dan Pirimidin

Juniartha Semara Putra

1. Purin dan Pirimidin Merupakan Unsur yang Nonesensial

Purin dan Pirimidin merupakan komponen utama DNA, RNA, koenzim (NAD, NADP, ATP, UDPG). Inti purin dan pirimidin adalah inti dari senyawa komponen molekul nukleotida asam nukleat RNA dan DNA. Contoh Pirimidin: (sitosin, urasil, timin) → dimetabolisme jadi CO2 dan NH3. Sedangkan contoh Purin adalah Adenin dan Guanin. Purin dan Pirimidin merupakan unsur yang nonesensial secara dietetik artinya manusia dapat mensintesis nukleotida secara denovo (dari senyawa intermediet anfibolik), meskipun tidak mengkonsumsi asam nukleat.

2. Biosintesa Nukleotida Purin

Sintesis purin terjadi di hati. Sintesis dari nukleotida purin dimulai dengan PRPP dan mengarah ke penuh pertama terbentuk nukleotida, inosine 5′-monophosphate (IMP). jalur ini adalah diagram di bawah ini. Basis purin tanpa terikat pada molekul ribosa terlampir adalah Hipoxantina. Basis purin dibangun di atas ribosa dengan beberapa amidotransferase dan reaksi transformylation. Sintesis IMP membutuhkan lima mol ATP, dua mol glutamin, satu mol glisin, satu mol CO _2, satu mol aspartate dan dua mol formate. Para moieties formil dilakukan pada tetrahydrofolate (THF) dalam bentuk N ^5, N ^{10-methenyl-THF} dan N ^{10-formil-THF.}

Sintesis AMP dan GMP dari IMP

Sintesis pertama terbentuk sepenuhnya nukleotida purin, monophosphate inosine, IMP dimulai dengan 5-phospho-α-ribosyl-1-pirofosfat, PRPP. Melalui serangkaian reaksi menggunakan ATP, tetrahydrofolate (THF) derivatif, glutamin, glisin dan aspartate ini menghasilkan jalur IMP. Tingkat membatasi reaksi ini dikatalisis oleh glutamin amidotransferase PRPP, enzim ditunjukkan oleh 1 pada Gambar tersebut. Struktur nucleobase dari IMP (Hipoxantina) akan muncul.

IMP merupakan titik cabang untuk biosintesis purin, karena dapat dikonversi menjadi baik AMP atau GMP melalui dua jalur reaksi yang berbeda. jalur yang mengarah ke AMP memerlukan energi dalam bentuk GTP; yang mengarah ke GMP memerlukan energi dalam bentuk ATP. Pemanfaatan GTP dalam jalur untuk sintesis AMP memungkinkan sel untuk mengontrol proporsi AMP dan GMP untuk dekat kesetaraan. GTP akumulasi kelebihan akan menyebabkan sintesis AMP dipercepat dari IMP sebaliknya, dengan mengorbankan sintesis GMP. Sebaliknya, sejak konversi IMP untuk GMP memerlukan ATP, akumulasi kelebihan ATP menyebabkan sintesis percepatan GMP atas yang AMP.

3. Biosintesa Nukleotida Pirimidin

Sintesis dari pirimidin kurang kompleks dibandingkan dengan purin, karena dasar jauh lebih sederhana. Basis menyelesaikan pertama adalah berasal dari 1 mol glutamin, salah satu mol ATP dan satu mol CO ₂ (yang merupakan karbamoilfosfat) dan satu mol aspartate. Sebuah mol tambahan glutamin dan ATP yang diperlukan dalam konversi UTP untuk CTP adalah. Jalur biosintesis pirimidin yang digambarkan di bawah ini. Karbamoilfosfat digunakan untuk sintesis nukleotida pirimidin berasal dari glutamin dan bikarbonat, dalam sitosol, yang bertentangan dengan siklus karbamoil fosfat urea berasal dari amonia dan bikarbonat dalam mitokondria. Reaksi siklus urea dikatalisis oleh sintetase karbamoilfosfat I (CPS-I) sedangkan prekursor nukleotida pirimidin disintesis oleh CPS-II. karbamoilfosfat kemudian kental dengan aspartat dalam reaksi dikatalisis oleh enzim yang membatasi laju biosintesis nukleotida pirimidin, transcarbamoylase aspartate (ATCase).

Synthesis of carbamoyl phosphate by CPS II Sintesis karbamoilfosfat oleh CPS II

Nama enzim:

1. Aspartate transcarbamoylase, ATCase

2. Karbamoil dehydratase aspartate

3. Dihydroorotate dehidrogenase

4. Orotate fosforibosiltransferase

5.-5'-fosfat karboksilase orotidine

Sintesis UMP dari karbamoilfosfat. Karbamoil fosfat digunakan dalam sintesis nukleotida pirimidin berbeda dari yang disintesis pada siklus urea, melainkan disintesis dari glutamin bukan amonia dan disintesis dalam sitosol. Reaksi ini dikatalisis oleh sintetase karbamoil fosfat II (CPS-II). Selanjutnya karbamoilfosfat dimasukkan ke dalam jalur biosintesis nukleotida pirimidin melalui aksi transcarbamoylase aspartat, ATCase (enzim # 1) yang adalah tingkat membatasi langkah dalam biosintesis pirimidin. Setelah penyelesaian sintesis UMP dapat difosforilasi menjadi UTP dan digunakan sebagai substrat untuk sintase CTP untuk sintesis nukleotida CTP uridin. juga merupakan prekursor untuk sintesis de novo dari nukleotida timin. Tempatkan mouse di atas nama menengah hijau untuk melihat struktur.

Sintesis pirimidin berbeda dalam dua cara yang signifikan dari purin.Pertama, struktur cincin dipasang sebagai basa bebas, tidak dibangun di atas PRPP. PRPP ditambahkan ke base pirimidin terbentuk penuh pertama (asam orotic), membentuk monofosfat orotate (OMP), yang kemudian dekarboksilasi untuk UMP. Kedua, tidak ada cabang di jalur sintesis pirimidin. UMP adalah fosforilasi dua kali untuk menghasilkan UTP (ATP merupakan donor fosfat). Yang pertama adalah fosforilasi dikatalisis oleh kinase uridylate dan yang kedua oleh nukleosida difosfat kinase mana-mana. Akhirnya UTP aminated oleh aksi sintase CTP, menghasilkan CTP.. Para nukleotida timin pada gilirannya diturunkan oleh sintesis de novo dari DUMP atau dengan jalur penyelamatan dari deoxyuridine atau deoxythymidine.

4. Katabolisme Purin

Katabolisme dari nukleotida purin akhirnya mengarah ke produksi asam urat yang larut dan dikeluarkan dalam urin sebagai kristal natrium urat.

Sintesis nukleotida dari basa purin dan nukleosida purin terjadi dalam serangkaian langkah-langkah yang dikenal sebagai jalur penyelamatan. Dasar bebas purin, adenin, guanin, dan Hipoxantina, dapat dikonversi untuk nukleotida yang berhubungan dengan phosphoribosylation. Dua enzim transferase kunci yang terlibat dalam sisa dari purin: phosphoribosyltransferase adenosine (APRT), yang mengkatalisis reaksi berikut:

adenin + PRPP AMP + PP _i

dan Hipoxantina-guanin phosphoribosyltransferase (HGPRT), yang mengkatalisis reaksi berikut:

Hipoxantina + PRPP MP + PP _i

guanin + PRPP GMP + PP _i

Sebuah enzim penting kritis sisa barang purin dengan cepat membagi sel adalah adenosin deaminase (ADA) yang mengkatalisis deaminasi untuk inosine disebut adenosin.

5. Katabolisme Pirimidin

Katabolisme dari nukleotida pirimidin akhirnya menyebabkan β-alanin (ketika CMP dan UMP yang rusak) atau β-aminoisobutyrate (ketika dTMP diturunkan) dan NH ₃ dan CO _2. The β-alanin dan β-aminoisobutyrate berfungsi sebagai donor-NH ₂ di transaminasi dari α-ketoglutarate untuk glutamat.Reaksi selanjutnya mengubah produk untuk malonyl-KoA (yang dapat dialihkan ke sintesis asam lemak) atau methylmalonyl-KoA (yang dikonversikan ke succinyl-KoA dan dapat didorong dengan siklus TCA). Sisa barang dari basa pirimidin memiliki signifikansi klinis kurang daripada purin, karena kelarutan dengan-produk katabolisme pirimidin. Namun, seperti yang ditunjukkan di atas, jalur penyelamatan untuk sintesis nukleotida timidin sangat penting dalam persiapan untuk pembelahan sel. Urasil dapat diselamatkan untuk membentuk UMP melalui tindakan bersama dari fosforilase uridina dan uridina kinase, seperti ditunjukkan:

urasil fosfat + ribosa-1 uridina + P _i

uridina + ATP ADP + UMP

Deoxyuridine juga merupakan substrat untuk fosforilase uridina. Pembentukan dTMP, dengan menyelamatkan dari dTMP membutuhkan fosforilase timin dan sebelumnya dihadapi kinase timidin:

timin + deoksiribosa-1-fosfat timidin + P _i

timidin + ATP ADP + dTMP

Sisa barang dari deoxycytidine ini dikatalisis oleh kinase deoxycytidine:

deoxycytidine + ATP dCMP + ADP

Deoxyguanosine Deoxyadenosine dan juga substrat untuk kinase deoxycytidine, meskipun _m K untuk substrat ini jauh lebih tinggi daripada deoxycytidine.

Fungsi utama dari kinase pirimidin nukleosida adalah untuk menjaga keseimbangan selular antara tingkat pirimidin nukleosida dan monophosphates pirimidin nukleosida. Namun, karena keseluruhan selular dan konsentrasi plasma dari pirimidin nukleosida, serta mereka yang ribosa-1-fosfat, rendah, sisa barang dari pirimidin oleh kinase ini relatif tidak efisien.

DAFTAR PUSTAKA

http://septimargi.wordpress.com/2010/07/28/metabolisme-nukleotida-purin-pirimidin/(diakses 13 Maret 2012)

http://ewitirdillacalely.blogspot.com/2010/12/biosintesis-nukleotida-pirimidin.html(diakses 13 Maret 2012)

semaraputraadjoezt.blogspot.com