Ar purīnu sintēzes palīdzību visi dzīvie organismi ražo purīnus. Purīns cita starpā ir DNS sastāvdaļa bāzes guanīns un adenīns, kā arī svarīgais enerģijas nesējs ATP.
Kas ir purīna sintēze?
Ar purīnu sintēzes palīdzību visas dzīvās būtnes veido purīnus. Purīns cita starpā ir DNS sastāvdaļa bāzes guanīnu un adenīnu un svarīgo enerģijas nesēju ATP. Purīna sintēze ir bioķīmisks process, kura beigās veidojas purīni. Purīni ir organiski savienojumi, kas sastopami visos dzīvajos organismos. Purīnus veido no pamatvielas α-D-riboze-5-fosfāts. Cilvēka šūna vielu pārvērš vairākos posmos. Fermenti katalizē šo procesu un palīdz pārveidoties no viena starpprodukta uz nākamo. Pirmkārt, ferments pārveido α-D-riboze-5-fosfāts līdz α-D-5-fosforibosil-1-pirofosfātam (PRPP), paplašinot molekulu. Tad seko PRPP un glutamīns 5-fosforibosilamīnā un glutamāts. Pēc tam organisms vairs nevar izmantot vielas citu produktu sintēzei, bet tikai purīna sintēzei. Glicīna pievienošana rada glicīnu amīds ribonukleotīds, ko ferments pārveido par formilglikīna amīdu, ribonukleotīds un pēc tam pārvēršas par fosforibosilformilglicīna amidīnu un glutamīnskābi. Visbeidzot, inozīna monofosfāts (IMP) tiek veidots, izmantojot 5-aminoimidazola ribonukleotīda, 5-aminoimodazola-4-karboksilāta ribonukleotīda, SAICAR, AICAR un FAICAR starpproduktus. Šūnas var tieši izmantot IMP adenozīns, guanīns un ksantozīns. Purīni neeksistē kā brīvi molekulas, bet vienmēr ir saistīti ar citām molekulām nukleotīdu formā. Gatavā purīna molekula sastāv no ogleklis dioksīds, glicīns, divreiz 10-formiltetrahidrofolskābe, glutamīns, un asparagīnskābe.
Funkcija un uzdevums
Daļa no ģenētiskās informācijas, kas tiek glabāta dezoksiribonukleīnskābe (DNS) sastāv no purīniem. DNS veido celtniecības bloki, ko sauc par nukleotīdiem. Tos veido a cukurs molekula (dezoksiriboze), a fosforskābe un viens no četriem bāzes. Adenīna un guanīna bāzes ir purīna bāzes: to mugurkaulu veido purīns, kuram citi molekulas saistīt. Turklāt purīns ir tā sastāvdaļa adenozīns trifosfāts (ATP). Tas ir primārais enerģijas nesējs cilvēka organismā. ATP veidā enerģija tiek uzglabāta ķīmiski un ir pieejama daudziem uzdevumiem. Muskuļi izmanto ATP kustībai, kā arī dažiem sintēzes procesiem un citiem procesiem. Muskuļos ATP ir arī plastifikatora efekts: tas nodrošina, ka muskuļu pavedieni var atdalīties viens no otra. Tāpēc ATP trūkums pēc nāves izraisa stingru nāvi. Lai atbrīvotu saistīto enerģiju, šūnas un organelli sadala ATP uz adenozīns difosfāts un adenozīna monofosfāts. Sadalīšana izdala aptuveni 32 kJ / mol. Turklāt ATP kalpo signālu pārraidīšanai. Šūnās tā uzņemas vielmaiņas regulēšanas funkciju. Piemēram, tas kalpo kā kināžu kosubstrāts, kas ietver insulīnastimulēta proteīnkināze, kurai ir nozīme asinis glikoze. Ārpus šūnām ATP kalpo kā purinerģisko receptoru agonists un palīdz pārraidīt signālus uz nervu šūnām. ATP parādās signāla pārraides kontekstā asinis plūsmas regulēšana un iekaisuma reakcija, cita starpā.
Slimības un kaites
Purīna sintēze ir sarežģīts bioķīmiskais process, kurā viegli var rasties kļūdas. Lai veidotos purīns, specializējies fermenti pakāpeniski jāpārveido dažādas vielas. Mutācijas var izraisīt šādas fermenti netiek pareizi kodēts. Ģenētiskais materiāls satur informāciju par to, kā šūnām jāsintezē fermenti. Fermenti ir izgatavoti no olbaltumvielām, kuras savukārt sastāv no garām ķēdes aminoskābes. Katrai aminoskābei jābūt pareizajā vietā, lai ferments iegūtu pareizo formu un pareizi darbotos. Kļūdas var rasties ne tikai fermentu ražošanā, bet jau ģenētiskajā kodā. Mutācijas nodrošina, ka saglabātā informācija noved pie kļūdainām vai nepilnīgām aminoskābju ķēdēm. Šādas mutācijas var ietekmēt arī fermentus, kas iesaistīti purīna sintēzē. Iegūtie traucējumi ietilpst vielmaiņas slimību kategorijā un ir iedzimti. Mutācija PRPS1 gēns, piemēram, izraisa traucējumus purīna sintēzē. PRPS1 kodē fermentu riboze fosfāts difosfokināze. Mutācijas dēļ enzīms ir pārāk aktīvs. Izmantojot dažādus procesus, šī pārmērīgā aktivitāte veicina risku podagra. podagra (urikopātija) ir slimība, kas rodas epizodēs. Hroniska podagra attīstās pēc vairākiem akūtiem uzliesmojumiem. Slimība iznīcina savienojumi; izmaiņas rokās un pēdās bieži ir īpaši redzamas. sāpes iekš savienojumi, iekaisums un drudzis ir arī starp podagras simptomi. Turklāt deformācijas savienojumi, samazināta veiktspēja, niere akmeņi un nieru mazspēja var izpausties ilgtermiņā. Tomēr nepilnīga purīna sintēze var izpausties ne tikai podagrā. Vēl viena PRPS mutācija1 gēns izraisa fermenta ribozes fosfāta difosfokināzes aktivitātes samazināšanos. Tā rezultātā rodas Rozenberga-Chutoriana sindroms. Šī mutācija ir arī iespējams kurluma noteiktas formas cēlonis. Arī citi gēni kodē purīna sintēzes enzīmus. ADSL gēns ir arī viena no tām. Mutācijas ADSL gēnā vadīt līdz adenilosukcināta liāzes deficītam. Šis deficīts ir reta iedzimta slimība, un to pārmanto autosomāli recesīvā veidā. Slimība izpaužas jau jaundzimušajiem, bet var parādīties arī bērnība. Slimība izpaužas diezgan nenoteikti, piemēram, garīgi atpalicība, epilepsija un uzvedības traucējumi, kas līdzīgi autisms. ATIC gēna mutācijas var arī traucēt purīna sintēzi. Šajā ģenētiskās informācijas sadaļā tiek izjaukts bifunkcionālais purīna sintēzes proteīns, kas noved pie AICA ribosidūrijas attīstības. Literatūrā ir dokumentēts tikai viens iedzimta gadījums ar intelekta samazināšanu aklumsun formas izmaiņas ceļos, elkoņos un plecos.
