การสังเคราะห์เพียวรีนนิวคลีโอไทด์ (purine synthesis)

วงแหวนเพียวรีนสามารถสังเคราะห์ขึ้นใช้ภายในร่างกายได้จากโมเลกุลขนาดเล็กที่เป็น สารตั้งต้นใน การสังเคราะห์เพียวรีนนิวคลีโอไทด์ได้แก่ CO2, N10-formyl-tetrahydrofolate, Aspartate, Glycine และ Glutamin นอกจากนี้เพียวรีนนิวคลีโอไทด์ ยังสังเคราะห์ได้จาก phosphoribosylpyrophosphate (PRPP) โดยการเติมหมู่ pyrophosphate เข้าที่คาร์บอนตำแหน่งที่หนึ่งของ ribose-5-phosphate ซึ่งเป็นผลผลิต ที่ได้จาก pentose phosphate pathway

หมู่ฟอสเฟต 2 หมู่ (pyrophasphate) จาก ATP ถูกนำมาเติมเข้าที่คาร์บอนตำแหน่งที่หนึ่ง ของ ribose-5-phosphate โดยการทำงานของ เอนไซม์ PRPP synthetase ทำปฏิกริยา โดยการนำสาร PRPP เป็นตัวกลางที่สำคัญสำหรับกระบวนการ anabolism เพราะเป็นสาร เริ่มต้นในการสังเคราะห์ เพียวรีน, ไพริมิดีน, NAD+, ฮีสติดีน และ ทริปโตเฟน

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

การสังเคราะห์เพียวรีน เริ่มโดยการเติมอะตอม N จาก glutamine ให้แก่ PRPP ได้เป็น phosphoribosylamine โดยอาศัยการทำงานของ เอนไซม์ amidophosphoribosyl transferase หลังจากที่ได้ phosphoribosylamine แล้ว จึงมีการเติมอะตอมจากสารตั้งต้น ต่างๆจนกระทั่งได้วงแหวน 5 เหลี่ยม


ขั้นตอนต่อมาคือการเติม N จาก aspartate และเติมคาร์บอนอีกหนึ่งอะตอมจาก N10-formyl-tetrahydrofolate ก่อนที่จะขดม้วนเกิดวงแหวน 6 เหลี่ยมเพิ่มเติมขึ้นมา เป็น Inosine-5'-monophosphate (IMP) ซึ่งจะเป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์ AMP และ GMP ต่อไป


การสังเคราะห์ AMP เกิดโดย adenylosuccinate synthetase ย้ายหมู่อะมิโนจาก aspartate มาแทนที่หมู่คีโต ที่คาร์บอนตำแหน่งที่หกบนวงแหวนเพียวรีน เป็น adenylosuccinate แล้วตัดเอาส่วน carbon skeleton ของ aspartate ออกไปได้เป็น fumarate ส่วนที่เหลือนี้คือ AMP


กรสังเคราะห์ GMP เกิดโดย IMP dehydrogenase ออกซิไดซ์ IMP เป็น xanthosine-monophosphate (XMP) หลังจากนั้นจึงเติมหมู่อะมิโนจาก glutamine แทนที่หมู่คีโต ที่คาร์บอนตำแหน่งที่สองของวงแหวนเพียวรีน เป็น GMP


วิถีซาลเวจ (Salvage Pathway) ของเพียวรีน
การนำเอาผลิตผลที่ได้จากการย่อยสลาย nucleotide เช่น nucleoside และ เบสมา สร้างกลับเป็น purine nucleotide วิธีการเช่นนี้เรียกว่า Salvage pathway ซึ่ง มี 2 วิธีคือ
1. ในกรณีที่สารตั้งต้นเป็นเบส จะต้องใช้โดย เอนไซม์ อะดีนีน ฟอสโฟไรโบซิลทรานส์เฟอเรส (adenine phosphoribosyl transferase) ซึ่งมีความจำเพาะต่อปฏิกิริยานี้

 
adenine phosphoribosyl transferase
 
Adenine + PRPP
---------------------------------->
Adenylate (AMP) + PPi


2. ส่วน IMP และ GMP ถูกสร้างขึ้นโดยเอนไซม์ที่จำเพาะอีกชนิดหนึ่ง คือ ไฮโปแซนธีน กวานีน ฟอสโฟไรโบซิลทรานส์เฟอเรส (hypoxanthine guanine phosphoribosyl transferase)

 
hypoxanthine guanine phosphoribosyl transferase
 
Hypoxanthine + PRPP
-------------------->
Inosinate (IMP) + PPi
 
hypoxanthine guanine phosphoribosyl transferase
 
Guanine + PRPP
-------------------->
Guanylate (GMP) + PPi


การควบคุมการสังเคราะห์เพียวรีนนิวคลีโอไทด์
การควบคุมวิถีการสังเคราะห์ purine nucleotide เกิดขึ้นที่หลายจุดในวิถีการสังเคราะห์ เริ่มตั้งแต่การสร้าง PRPP ซึ่งเป็นปฏิกริยาแรก ที่จุดนี้ ADP และ GDP สามารถยับยั้งการทำงานของ PRPP synthetase

ลำดับต่อมาคือ amidophosphoribosyl transferase สามารถถูกกระตุ้นได้โดย PRPP แต่สามารถถูกยับยั้งได้โดยผลิตผลของปฏิกริยา

นอกจากนั้นในจุดแยกของปฏิกริยาการสังเคราะห์ จาก IMP ไปเป็น AMP หรือ GMP ก็ยังมี feedback inhibition ได้อีกด้วย

HOME
ที่มา: http://www.cellml.org/examples/images/metabolic_models/purine_nucleotide_synthesis.gif