嘌呤核苷酸的合成代謝 體內(nèi)嘌呤核苷酸的合成有兩條途徑,一是從頭合成途徑,一是補(bǔ)救合成途徑,其中從頭合成途徑是主要途徑。
1.嘌呤核苷酸的從頭合成
肝是體內(nèi)從頭合成嘌呤核苷酸的主要器官,其次是小腸粘膜和胸腺。嘌呤核苷酸合成部位在胞液,合成的原料包括磷酸核糖、天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酰胺、一碳單位及CO2等。主要反應(yīng)步驟分為兩個(gè)階段:首先合成次黃嘌呤核苷酸(IMP),然后IMP再轉(zhuǎn)變成腺嘌呤核苷酸(AMP)與鳥(niǎo)嘌呤核苷酸(GMP)。嘌呤環(huán)各元素來(lái)源如下:N1由天冬氨酸提供,C2由N10-甲酰FH4提供、C8由N5,N10-甲炔FH4提供,N3、N9由谷氨酰胺提供,C4、C5、N7由甘氨酸提供,C6由CO2提供。嘌呤核苷酸從頭合成的特點(diǎn)是:嘌呤核苷酸是在磷酸核糖分子基礎(chǔ)上逐步合成的,不是首先單獨(dú)合成嘌呤堿然后再與磷酸核糖結(jié)合的。反應(yīng)過(guò)程中的關(guān)鍵酶包括PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶、PRPP合成酶。PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶是一類變構(gòu)酶,其單體形式有活性,二聚體形式無(wú)活性。IMP、AMP及GMP使活性形式轉(zhuǎn)變成無(wú)活性形式,而PRPP則相反。從頭合成的調(diào)節(jié)機(jī)制是反饋調(diào)節(jié),主要發(fā)生在以下幾個(gè)部位:嘌呤核苷酸合成起始階段的PRPP合成酶和PRPP酰胺轉(zhuǎn)移酶活性可被合成產(chǎn)物IMP、AMP及GMP等抑制;在形成AMP和GMP過(guò)程中,過(guò)量的AMP控制AMP的生成,不影響GMP的合成,過(guò)量的GMP控制GMP的生成,不影響AMP的合成;IMP轉(zhuǎn)變成AMP時(shí)需要GTP,而IMP轉(zhuǎn)變成GMP時(shí)需要ATP。
2.嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成
反應(yīng)中的主要酶包括腺嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(APRT),次黃嘌呤-鳥(niǎo)嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(HGPRT)。嘌呤核苷酸補(bǔ)救合成的生理意義:節(jié)省從頭合成時(shí)能量和一些氨基酸的消耗;體內(nèi)某些組織器官,例如腦、骨髓等由于缺乏從頭合成嘌呤核苷酸的酶體系,而只能進(jìn)行嘌呤核苷酸的補(bǔ)救合成。
3.嘌呤核苷酸的相互轉(zhuǎn)變
IMP可以轉(zhuǎn)變成AMP和GMP,AMP和GMP也可轉(zhuǎn)變成IMP。AMP和GMP之間可相互轉(zhuǎn)變。
4.脫氧核苷酸的生成
體內(nèi)的脫氧核苷酸是通過(guò)各自相應(yīng)的核糖核苷酸在二磷酸水平上還原而成的。核糖核苷酸還原酶催化此反應(yīng)。
5.嘌呤核苷酸的抗代謝物
①嘌呤類似物:6-巰基嘌呤(6MP)、6-巰基鳥(niǎo)嘌呤、8-氮雜鳥(niǎo)嘌呤等。6MP應(yīng)用較多,其結(jié)構(gòu)與次黃嘌呤相似,可在體內(nèi)經(jīng)磷酸核糖化而生成6MP核苷酸,并以這種形式抑制IMP轉(zhuǎn)變?yōu)锳MP及GMP的反應(yīng)。
②氨基酸類似物:氮雜絲氨酸和6-重氮-5-氧正亮氨酸等。結(jié)構(gòu)與谷氨酰胺相似,可干擾谷氨酰胺在嘌呤核苷酸合成中的作用,從而抑制嘌呤核苷酸的合成。
③葉酸類似物:氨喋呤及甲氨喋呤(MTX)都是葉酸的類似物,能競(jìng)爭(zhēng)抑制二氫葉酸還原酶,使葉酸不能還原成二氫葉酸及四氫葉酸,從而抑制了嘌呤核苷酸的合成。