Metabolismo delle purine: 7 fatti per la fisiologia umana

Contenuti

• Ciclo dei nucleotidi delle purine
• Degradazione delle purine
• Amminoacido purinico
• Tavolo Purine
• Mutazioni da purine a purine
• Disturbo del metabolismo delle purine
• DNA purinico
• Conclusioni
• FAQ

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Ciclo dei nucleotidi delle purine

È una via metabolica che utilizza (IMP) inosina monofosfato e aspartato per produrre fumarato e ammoniaca. Le purine il ciclo nucleotidico regola l'adenina livelli di nucleotidi e favorisce il rilascio di amminoacidi e ammoniaca. Il ciclo nucleotidico delle purine è stato spiegato per la prima volta da John Lowenstein per il suo ruolo nella glicolisi, nel ciclo di Kreb e nel catabolismo degli aminoacidi.

I ciclo dei nucleotidi purinici ha tre fasi di base catalizzate da enzimi.

Passo 1: Il nucleotide purinico (Es. AMP; Adenosina monofosfato) subisce una reazione di deaminazione per produrre (IMP) inosina monofosfato. Questa reazione avviene in presenza di un enzima denominato AMP deaminasi.

AMP + H2O -> IMP + NH4⁺

Passo 2: L'IMP (inosina monofosfato) formato nel passaggio precedente si combina con l'aspartato per formare adenilosuccinato. Questo passaggio viene eseguito a scapito dell'energia (GTP). L'enzima adenilosuccinato sintasi catalizza questo passaggio.

Aspartato + IMP + GTP -> Adenilosuccinato + GDP + Pi (fosfato inorganico)

Passo 3: L'adenilosuccinato formato nel passaggio 2 si scompone per formare adenosina monofosfato (AMP; il substrato del passaggio 1) e fumarato. Questo passaggio è catalizzato dal enzima noto come adenilosuccinato liasi.

Nota importante: I fumarato formato in questa fase è spesso utilizzato da tumore / cancro cellule al posto dell'ossigeno come accettore di elettroni terminali.

Adenilosuccinato -> Fumarato + AMP

Degradazione delle purine

Nel nostro corpo, le purine vengono continuamente sintetizzate e degradate nei diversi percorsi biochimici. Degradazione delle purine si verifica in un processo in più fasi:

Passo 1: Gli acidi nucleici vengono digeriti per produrre mononucleotidi (purine monomeriche). Gli enzimi che catalizzano questo tipo di reazione sono noti come nucleasi. 

DNA / RNA (contenente purine legate) -> Mononucleotidi (una forma solitaria e monomerica di purina

Passo 2: i mononucleotidi vengono convertiti in nucleotidi come AMP (adenosina monofosfato). Questa reazione si verifica in un enzima noto come 5 ′ nucleotidasi. 

Mononucleotidi -> Nucleotidi

Passo 3: I nucleotidi vengono quindi convertiti in basi azotate libere in presenza dell'enzima nucleoside fosforilasi.

Nucleotidi -> Basi azotate libere.

Amminoacido purinico

Le basi azotate libere formate nella fase di degradazione delle purine subiscono quindi il processo di deaminazione per formare xantina e ipoxantina in una serie di reazioni biochimiche. Questi xantina ed ipoxantina sono generalmente noti come amminoacidi purinici. Successivamente, questi amminoacidi purinici vengono convertiti in acido urico e ulteriormente convertiti in urea. Il percorso completo di degradazione delle purine consiste nei seguenti passaggi:

Passo 1: Conversione di AMP (Adenosina monofosfato) in Inosina

Questa conversione può essere completata con due possibili percorsi all'interno del corpo.

Percorso 1: L'AMP viene convertito in IMP (Inosina monofosfato) dall'enzima AMP aminoidrolasi. Successivamente, questo IMP viene convertito in inosina dall'enzima 5'-nucleosidasi.

AMP–> IMP -> Inosine

Percorso 2: L'AMP viene convertito in adenosina dall'enzima 5'-nucleotidasi. L'adenosina viene quindi trasformata in inosina dall'azione dell'enzima Adenosina deaminasi.

AMP -> Adenosina -> Inosine

Passo 2: conversione di Inosine in Hypoxanthine. L'enzima nucleoside fosforilasi catalizza questa reazione. 

Inosine -> Hypoxanthine

Passo 3: Conversione dell'ipossantina in xantina. Questa reazione è catalizzata dall'enzima Xanthine Oxidase.

Ipossantina -> Xantina

Passo 4: Conversione della xantina in acido urico. Questa reazione è anche catalizzata dall'enzima xantina ossidasi. Questo enzima è presente nella maggior parte degli animali tessuti, ma è presente in maggior quantità nel fegato.

Xanthine -> Acido urico

Passo 5: Conversione dell'acido urico in allantoina. Questa reazione è catalizzata dall'enzima Uricase. L'uricasi non è presente in tutti i tessuti del corpo.

Acido urico -> Allantoina

Questa allantoina può essere ulteriormente convertita in urea mediante il seguente processo:

Allantoina -> Acido allantoico -> Acido gliossilico -> Urea

Tavolo Purine

La tabella delle purine fornisce informazioni sul totale contenuto di purine in una sostanza alimentare. Il contenuto totale di purine è generalmente riportato in mg di acido urico prodotto per 100 grammi di una sostanza alimentare.

Mutazioni da purine a purine

Quando un nucleotide purinico viene sostituito o sostituito da un altro nucleotide purinico in un filamento di DNA, ad esempio, se l'adenina viene sostituita dalla guanina (A -> G) o la guanina viene sostituita dall'adenina (G -> A). Questo fenomeno sarà noto come purina in purina mutazione. Sarà molto più accurato dirlo da purina a purina transizione. Sebbene tali transizioni avvengano anche nelle pirimidine, quando la timina viene sostituita dalla citosina (T -> C) o una citosina viene sostituita dalla timina (C -> T), questo fenomeno sarà noto come mutazione / transizione da pirimidina a pirimidina. Generalmente, 2/3 di tutti i polimorfismi a singolo nucleotide (SNP) sono transizioni.

Le cause principali di tali transizioni sono la tautomerizzazione e la deaminazione ossidativa. Ad esempio, la possibilità di transizione nella 5-metilcitosina è maggiore della citosina non metilata perché la 5-metil citosina ha maggiori probabilità di subire deaminazione ossidativa spontanea. 

Un altro fenomeno noto come trasversale avviene nel DNA. In questo fenomeno, una purina può essere sostituita da pirimidina e viceversa. Ad esempio, un l'adenina può essere sostituita dalla timina o dalla citosina. Le transizioni sono più comuni nel genoma rispetto alla trasversione.

Disturbo del metabolismo delle purine

Come abbiamo discusso nell'articolo che le purine e i loro derivati ​​svolgono un ruolo chiave in vari percorsi e processi biochimici come la segnalazione cellulare, respirazione cellulare, sintesi proteica e produzione di DNA/RNA. Compromissioni e carenza nella produzione di purine provocano vari disordini metabolici come:

Deficit di adenosina deaminasi: L'adenosina deaminasi è l'enzima coinvolto nella conversione dell'adenosina in inosina e della deossiadenosina in deossiinosina. La carenza di adenosina deaminasi provoca ritenzione di adenosina all'interno del corpo in quantità maggiori. Di conseguenza, le chinasi presenti all'interno della cellula convertono l'adenosina in eccesso in deossiribonucleotide (dATP) e ribonucleotide (ATP). L'aumento dei livelli di dATP inibisce l'enzima ribonucleotide reduttasi, che alla fine si traduce in una minore produzione di desossiribonucleotidi e quindi rallenta il Processo di replicazione del DNA. Le cellule immunitarie hanno maggiori probabilità di essere colpite dalla carenza di adenosina deaminasi, e quindi compromette l'immunità del nostro corpo e rende l'individuo immunodeficiente.

Deficit di fosforilasi nucleosidica delle purine: È una condizione autosomica recessiva estremamente insolita per il gene che codifica l'enzima purina nucleoside fosforilasi. La carenza di questo enzima provoca disfunzioni dei linfociti T, condizioni neurologiche avverse e immunodeficienza. La maggior parte degli individui sviluppa anche atassia e ritardo dello sviluppo.

Deficit di mioadenilato deaminasi: la conversione di AMP in inosina e ammoniaca avviene in presenza di un enzima noto come mioadenilato deaminasi. Questa carenza non presenta sintomi specifici, ma viene riconosciuta e diagnosticata da frequenti crampi muscolari durante l'esercizio. La frequenza dei crampi varia da persona a persona a causa delle variazioni nei fenotipi muscolari dei diversi individui. 

DNA purinico

Nel sistema genetico universale, una purina si accoppia sempre con la pirimidina. Tuttavia, in condizioni eccezionali, gli scienziati hanno anche trovato diversi derivati ​​delle purine accoppiati tra loro per formare brevi eliche di DNA. Ad esempio, la guanina e la purina 2,6-diammino possono accoppiarsi con isoguanina e xantina. 

Conclusioni

In questo articolo sul metabolismo delle purine abbiamo discusso degli aspetti importanti del metabolismo delle purine, dei loro precursori e dei prodotti di degradazione. Per ulteriori informazioni sulle purine clicca qui

FAQ

Q1. come vengono degradati i nucleotidi purinici

Risposta: Le purine vengono degradate in un percorso biochimico contenente i seguenti passaggi di base:

Passo 1: 

AMP (Adenosina monofosfato) -> Adenosina

GMP (Guanosine monophosphate) -> Guanosine

Passo 2: 

Adenosina -> Ipoxantina (forma cheto)

Guanosine -> Guanine

Passo 3: 

Ipossantina -> Xantina

Guanina -> Xanthine

In seguito, tutti i passaggi sono comuni.

Passo 4:

Xantina -> Acido urico

Passo 5:

Acido urico -> ioni Urea / Allantoina / Urea / Ammonio

Q2. La polvere di proteine ​​di soia è ricca di purine?

Risposta: Proteina di soia (ottenuta dai semi di soia, nome botanico: Glycine max) è considerata una fonte proteica completa in quanto contiene ogni amminoacido essenziale in quantità significative. Gli amminoacidi essenziali sono necessari per la normale crescita e sviluppo di bambini e neonati. La polvere di proteine ​​di soia ha entità nutrizionali abbastanza simili alle entità nutrizionali del latte.

Le proteine ​​della soia sono prive di colesterolo, grassi saturi e il contenuto totale di grassi è molto inferiore. Le proteine ​​della soia vengono solitamente assunte come integratori alimentari per aumentare la densità dei nutrienti della dieta.

Le proteine ​​della soia rientrano nella categoria degli alimenti a contenuto moderato di purine. Contiene 190 mg di acido urico / 100 g di sostanza alimentare (unità standard per misurare il contenuto di purine).

Q3. Esempio di cibi ricchi di purine –

Risposta: Gli alimenti ricchi di purine sono come lenticchie, fagioli, cavolfiori, piselli, spinaci, funghi, asparagi, sardine, agnello, maiale, manzo, dal, fagioli, ecc. 

Q4. Perché l'idrossiurea è elencata come inibitrice sia della sintesi di pirimidina che di purina?

Risposta: L'idrossiurea inibisce la fase di limitazione della velocità della biosintesi de novo delle purine e della pirimidina inibendo un enzima chiave noto come ribonucleotide reduttasi. 

Q5. Come sono numerati gli atomi nelle purine e pirimidine?

Risposta: Gli atomi di purina e pirimidina sono numerati in questo modo.

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Dott. Abdullah Arsalan

Sono Abdullah Arsalan, ho completato il mio dottorato di ricerca in Biotecnologie. Ho 7 anni di esperienza di ricerca. Ho pubblicato finora 6 articoli su riviste di fama internazionale con un Impact Factor medio di 4.5 e pochi altri sono in considerazione. Ho presentato lavori di ricerca in vari convegni nazionali ed internazionali. La mia area di interesse è la biotecnologia e la biochimica con particolare attenzione alla chimica delle proteine, all'enzimologia, all'immunologia, alle tecniche biofisiche e alla biologia molecolare.