Биосинтез полисахаридов и предшественников макромолекул, страница 3

5-аминоимидазолрибонуклеотида (реакции 6–10). Достройка трех недостающих атомов кольца начинается с карбоксилирования (6), затем аминогруппа Asp реагирует с карбоксильной группой рибонуклеотид 5-аминоимидазол-4-карбоновой кислотой с образованием амидной связи (7). В следующей (8) реакции углеродный скелет остатка Asp отщепляется в виде фумарата. Последний углеродный атом пуринового кольца происходит из N10-формилтетрагидрофолата(9). Дегидратация рибонуклеотид-5-формамидоимидазол-4-карбоксамида и замыкание кольца дает пуриновое основание гипоксантин в образующемся нуклеотиде – инозинате (IMP). Реакции второго этапа катализируют следующие ферменты:  6  –  5-аминоимидазолрибонуклеотид  карбоксилаза; 7  –

5-аминоимидазол-4-N-сукцинокарбоксамидрибонуклетид синтетаза; 8 – 5-аминоимидазол-4-N-сукцинокарбоксамид рибонуклеотид лиаза; 9 – 5-аминоимидазол-4-карбоксамидрибонуклеотид трансформилаза; 10 – инозиниказа (IMP-циклогидролаза).

Ниже представлен рисунок пуринового кольца с указанием происхождения его атомов:

Основные пуриновые нуклеотиды, АМР и GМР, образуются из IMP.

Аденилат синтезируется из инозината введением по положению С-6 аминогруппы вместо карбонильного кислорода в две стадии: вначале присоединется Asp, реакция катализируется аденилсукцинат синтетазой, затем удаляется фумарат аденилсукциназой. Гуанилат синтезируется из инозината также в две стадии: сначала он окисляется до ксантилата дегидрогеназой инозиновой  кислоты,  а  затем  вводится аминогруппа  в положение

С-2 из Gln синтетазой гуаниловой кислоты:

Синтез пиримидиновых нуклеотидов. В отличие от пути синтеза пуриновых нуклеотидов de novo, пиримидиновое кольцо сначала собирается, а затем присоединяется к рибозофосфату, донором которого служит также PRibPP.

Биосинтез кольца пиримидинового основания начинается с образования карбамоилфосфата, синтез которого, в отличие от синтеза его в цикле мочевины, протекает в цитозоле, катализирует это процесс другая карбамоилфосфат синтаза и донором азота служит Gln ( а не ион аммония):

Gln + 2АТР + НСО₃^- → Карбамоилфосфат +2ADP + P_i +Glu.

Решающая   стадия   биосинтеза   пиримидинов  –  образование

N-карбамоиласпартата:

На следующей стадии после дегидратации и циклизации образуется   дигидрооротат,   который  в  результате   окисления

FMN-зависимой дегидрогеназой превращается в оротат. Присоединение к оротату PRPP и последующее декарбоксилирование приводит к образованию уридилата (UMP):

Нуклеотиды в биосинтетических реакциях и как коферменты участвуют в активной форме – дифосфатов и трифосфатов. Нуклеозидмоно-, ди- и три фосфаты способны к взаимопревращениям:

Цитидинтрифосфат, СТР, образуется из уридинтрифосфата, реакция катализируется цитидинтрифрсфат синтазой – СТР-синтаза:

Дезоксирибонуклеотиды получаются восстановлением рибонуклеозиддифосфатов. Донорами электронов и протонов в рибонуклеотид редуктазе (рибонуклеозиддифосфат редуктазе) являются два цистеиновых остатка белка – тиоредоксина. Образующийся дисульфид белка восстанавливается тиоредоксин редуктазой, коферментом которой является NADPH.

Дезоксириботимидилат образуется метилированием дезоксирибоуридилата. Коферментом тимидилат синтетазы, донором метильной группы и электронов, в этой реакции является N5,N10-метилентетрагидрофолат, который превращается в дигидрофолат (см. схему на с. 111 и реакцию на с. 112).

Тиоредоксин–(SH)₂ + NDP                  Тиоредоксин–S₂ + dNDP

Тиоредоксин–S₂ + NADPH + H⁺            Тиоредоксин–(SH)₂ + NADP⁺

Тетрагидрофолат регенерируется восстановлением:

.

4.4. Биосинтез аминокислот

.

Высшие организмы неспособны включать N₂  в органические соединения. Для фиксации азота микроорганизмы используют АТР и нитрогеназный комплекс, состоящий из редуктазы и нитрогеназы, которые являются железосерными белками. Сильный восстановитель в этом процессе, источник высокоактивных электронов – ферредоксин: