19. Metabolismus nukleových kyselin



Základní reakcí katabolismu nukleových kyselin je hydrolýza fosfodiesterových vazeb. Odpovídající
enzymy patří do skupiny hydroláz. Jejich účinek bude popsán sumárně v kapitole o proteosyntéze,
s níž je těsně spjat.


V této části se zaměříme na metabolismus v nízkomolekulární úrovni stavebních kamenů nukleových
kyselin. Z nich jsou typickými součástmi purinové a pyrimidinové báze, zatímco cukerná část spadá
do metabolismu sacharidů.




Syntéza




Syntéza purinových bazí


Tato syntéza spočívá v řadě reakcí začínajících tvorbou fosforibosylaminu z fosforibosyldifosfátu.
Na něj se váže aminokyselina glycin a pak postupně jednouhlíkaté a dusíkaté fragmenty až do
vytvoření báze hypoxantinu vázaného ve formě nukleotidu jako inosinmonofosfát. Z něj pak vznikjí
AMP a GMP, vlastní nukleotidy účastnící se výstavby nukleových kyselin.


Syntéza pyrimdinových bazí


Pyrimidinové báze vznikají reakcí kyseliny asparagové a makroergické sloučeniny karbamoylfosfátu.
Jeho tvorba byla popsána u močovinového cyklu, zde vzniká analogicky, ovšem enzym je jiný. Vzniklá
kyselina dihydroorotová po dehydrogenaci reaguje s fosforibosylfosfátem za tvorby
orotidin-5´-fosfátu, jenž dekarboxyluje na UMP. Ten je pak přeměňován na další nukleotidy – CMP a
TMP.


Obě syntézy jsou schematicky znázorněny na následujících schamatech, první ilustruje původ
jednotlivých součástí syntesovaných bazí, druhý pak podává souhrn reakcí vedoucí k jednotlivým
nukleotidům.


















Přehled dílčích reakcí syntézy purinových a pyrimidinových bazí












Odbourání





Odbourání pyrimidinových bazí


Pyrimidinové báze se odbourávají zvratem syntézy, některé kroky však nejsou zcela vratné. Tak
dekarboxylace je posunuta ve směru produktu a pro její zvrat by bylo nutno dodat energii. Proto se
odbouráním místo aspartátu tvoří β-alanin. Rovněž místo karbamoylfosfátu vznikají jeho
nízkoenergetické součásti – CO[2] a NH[3].



Odbourání purinových bazí



Purinové báze se odbourávají zprvu jako nukleotidy, pak jako deriváty bazí. reakční schema je
uvedeno níže. Hlavním produktem je kyselina močová, u některých živočichů vzniká alantoin. Produkce
kyseliny močové může způsobovat problémy. Pro svou malou rozpustnost se obtížně vylučuje ledvinami
a může se ukládat ve formě močových konkrementů, příp. se její krystalky ukládají v kloubech –
nemoc podagra čili dna.




Schema odbourání purinových bazí