Prof. Sasvári Mária
A -nukleotidok A pirimidin pirimidin-nukleotidok anyagcser éje anyagcseréje
1
A ázisok szerkezete A nukleob nukleobázisok szerkezete Nitrogéntartalmú, heterociklusos vegyületek; szubsztituált purin- és pirimidin-származékok
purin
pirimidin
Adenin (6-amino purin)
Citozin (2-oxo, 4-amino-pirimidin)
Guanin (2-amino, 6-oxo purin)
Uracil (2,4-dioxo-pirimidin) Timin (5-metil-uracil)
RNS
DNS
2
A irimidin-nukleotidok A ppirimidin-nukleotidok anyagcser éje ((áttekintés) áttekintés) anyagcseréje “de novo” szintézis
VÉR
lebontás
CTP → → CMP → citidin ↑ UTP → → UMP → uridin
PRPP
mentő reakciók CO2, NH3, β-alanin ↓ KoA3
A irimidin-nukleotidok bio szintézise ((áttekintés) áttekintés) A ppirimidin-nukleotidok bioszintézise “de novo” UTP szintézis ↑ UDP ↑ UMP UMP-S Py 5,6 OS
CTP
mentő reakciók nukleozidok
Py 4 CAD Py 1-3
H2OS Asp Gln CO2
mito
4
de novo szintézis
““de de novo ” pirimidin -szintézis novo” pirimidin-szintézis
CTP ↑ UTP
CO2 C
PRPP CAD Py 1-3
Karbamil-P-szintetáz (citoplazmatikus) Py1 H2OS Asp Gln
CO2
1.
Gln 2 ATP 2 ADP + Pi Glu
NH2 C O O-P karbamil-P Asp
A
Asp-transzkarbamiláz Py2
2. 5
CAD Py 1-3
H2OA
Asp Gln CO2
““de de novo ” pirimidin -szintézis novo” pirimidin-szintézis COO -
NH2 C O
N H
COO-
karbamil-Asp D
3.
Dihidroorotáz
Py3
H2O
O HN O
N H
COO-
Dihidroorotát (H2OS)
6
““de de novo ” pirimidin -szintézis novo” pirimidin-szintézis
OS
Py 4 H2OA
mito
NAD+ 4.
Dihidroorotátdehidrogenáz
NADH + H+
Py4 O HN O
N H
COO-
orotát (OS) 7
UMP-S Py 5,6
UMP
““de de novo ” pirimidin -szintézis novo” pirimidin-szintézis
OA
Orotátfoszforiboziltranszferáz
PRPP 5. PPi
Py5
UMPszintáz
O HN O
N
COO-
R- P
Py6 OMP-dekarboxiláz
Orotidilát (OMP) 6. UMP
CO2 8
UTP ↑ UDP ↑ UMP
CTP
UMP UMPkináz
ATP 7. UDP
Pirimidin-difoszfátkináz
CTP-szintetáz
ADP ATP
8. ADP UTP (2,4-dioxo) Gln 9.
ATP
ADP + Pi
Glu
CTP (2-oxo-4 amino) 9
A de novo ” szint ézis A pirimidin pirimidin ““de novo” szintézis szab ályozása szabályozása CAD-komplex: egyetlen polipeptid három aktív centrum + allosztérikus helyek
CAD Py 1-3
UTP UMP-S Py 5,6
+ PRPP, ATP
UMP
OA
UMP
10
A -foszfát szintet áz (CPS) A karbamil karbamil-foszfát szintetáz (CPS) izoenzimek sszehasonlítása izoenzimek öösszehasonlítása CPSI • szerep • lokalizáció • N-donor
ureaciklus mitokondriális szabad NH3
• szabályzás + N-acetil-glutamát
CPSII de novo pirimidin-bioszintézis citoplazmatikus glutamin + PRPP, - UTP
11
UTP ↑ UDP ↑ UMP UMP-S Py 5,6
CTP
OS Py 4
CAD Py 1-3
H2OS Asp Gln
mito
Az rotsavuria lehets éges okai Az oorotsavuria lehetséges okai 1. UMP-szintáz-hiány Kezelés: uridintartalmú diéta 2. UMP-szintáz gátlása ⌦ Allopurinol-kezelés (köszvény) ⌦ 6-azauridin-kezelés (tumor) NH3↑ és karbamil-P (CP) ↑
3. Ornitin-transzkarbamiláz-hiány: A CAD-komplex felhasználja a mitokondriumból kiáramló CP-ot → orotsav-túltermelés 12
“de novo” szintézis
VÉR
lebontás
Pirimidin ása Pirimidin nukleotidok nukleotidok lebont lebontása
CTP → → CMP → citidin ↑ UTP → → UMP → uridin
PRPP
Mento reakciók CO2, NH3, β-alanin ↓ KoA
UMP (TMP)
B
r -p
CMP
5’nukleotidáz
Pi uridin (timidin)
B
r
Pi citidin
citidin deamináz
NH3
H2O 13
lebontás
Pirimidin ása Pirimidin nukleotidok nukleotidok lebont lebontása uridin (timidin) Pi uridin/timidin foszforiláz ri-1-P
CO2, NH3, β-alanin ↓ KoA
uracil (timin) NADH
Dihidropirimidin dehidrogenáz NAD+ DHP-DH dihidrouracil (dihidrotimin)
Klinikai vonatkozások DHP-DH hiány (timin/uracil uria) 5-F-uracil TOXICITÁS! 14
CO2, NH3, β-alanin ↓ KoA
dihidrouracil (dihidrotimin)
HN O ||
lebontás
O ||
dihidropirimidináz +H2O
NH
Deffektus: H2Timin/ H2uracil uria Neurológiai zavarok, epilepszia
N-karbamil-β-alanin (N-karbamil-β-amino-izovajsav) O || H2N-C-NH-CH2-CH2-COOH +H2O
ureidopropionáz
CO2 + NH3 + β-alanin
koenzim A 15
“de novo” szintézis
VÉR
CTP → → CMP → citidin ↑ UTP → → UMP → uridin
PRPP
Pirimidin ő reakci ók Pirimidin ment mentő reakciók
Mentő Mento reakciók
uridin
citidin B
r uridin-citidin-kináz
ATP ADP
B UMP
ATP ADP
r -p
CMP
citidilát-dezamináz
NH3
H2O 16
“de novo” szintézis
VÉR
CTP → → CMP → citidin ↑ UTP → → UMP → uridin
PRPP
Mentő Mento reakciók
Gyógyszermetabolizmus uridin-citidin-kináz • Széles specifitású enzim • Pirimidin-nukleozidok/nukleozid-analógok intracelluláris aktiválása
pl: 6-aza-uridin → 6-aza-UMP O
UMP-analóg HN ↓ N UMP-szintáz gátlása O N RNS/DNS-szintézis gátlása | Ribóz sejtosztódás gátlása 6-azauridin 17
Dezoxi nukleozidok ““mentő” mentő” reakci ói Dezoxinukleozidok reakciói
Dezoxicitidin kináz (dCK) ⇒limfoid specifikus ⇒Széles szubsztrát specifitás
dAde dGua dCit 2-klór-dAde arabinozilCit
dCit → dCMP ATP ADP
dAMP
dCK
dGMP dCMP
dUMP
2-klór-dAMP araCMP
dTMP
18
A émia gy ógyszere A Cladribin Cladribin aa hajas hajas sejtes sejtes leuk leukémia gyógyszere
2-klór-2’-dezoxiadenozin (CdA, Cladribine®)
hajas sejtes leukémia (HCL)
19
M ódosított cukrokat ó pirimidin -analógok Módosított cukrokat tartalmaz tartalmazó pirimidin-analógok
arabinozil-citozin (araC; AML kezelésére)
2’, 3’-didezoxi-citidin
2’-dezoxi-2’, 2’-difluorcitidin (dFdC, Gemcitabine)
20
Antivir ális nukleozid -analógok Antivirális nukleozid-analógok
Acyclovir
Stavudine
Didanosine
9-hidroxiethoximetil-guanin, egy aciklusos nukleozid
A virális DNS (RNS)-szintézis gátlószerei (herpeszvírusok, HIV: retrovirális reverz transzkriptáz gátlása) 21
Dezoxi nukleozidok ““mentő” mentő” reakci ói Dezoxinukleozidok reakciói
Timidin kináz (dTK) ⇒S-fázis függő enzim ⇒Szűk szubsztrát specifitás
timidin → dTMP ATP ADP
Herpes Simplex Vírus (HSV) dTK: széles szubsztrát specifitás Pl. aciklovír, ganciklovír (dezoxinukleozid analógok) HSV-dTK tudja csak aktiválni, humán-dTK nem ↓ HSV-dTK tartalmú sejtek elpusztulnak Felhasználás: Herpes vírus elleni gyógyszerek (Aciklovír) Öngyilkos génterápia (Ganciklovír, AIDS)
22
Nukleotid sszefoglalás 1. Nukleotid anyagcsere anyagcsere Ö Összefoglalás 1.
„de novo” szintézis purin
pirimidin
„szabad” bázis
nincs
van (orotsav)
PRPP alloszterikus aktivátor
igen
igen
C1-THF-donor Asp szerepe aminocsoportok eredete a gyűrű atomjainak eredete
igen
nem (kiv. timidin!)
N-donor
beépül a gyűrűbe
Asp, Gln
Gln
Gly, Asp, Gln, C1-THF, CO2
Asp CO2, Gln 23
Nukleotid sszefoglalás 2. Nukleotid anyagcsere anyagcsere Ö Összefoglalás 2. „salvage” (mentő) útvonal purin
pirimidin
főleg bázisok mentése
igen
nem
főleg nukleozidok mentése
nem
igen
Ko-szubsztrát- szükséglet
PRPP
ATP
24
Nukleotid sszefoglalás 3. Nukleotid anyagcsere anyagcsere Ö Összefoglalás 3.
Lebontás purin
pirimidin
igen
nem
dezaminálás
igen
igen
betegségek
hiperuricemia SCID
orotsavas aciduria
teljes gyűrű kiválasztása
25
