Синтез пиримидиновых нуклеотидов

Синтез пиримидиновых нуклеотидов начинается с элементарных уровней (СО₂, NH₃, аспартата).

На первой стадии синтеза УМФ включает катализируемое цитоплазматической карбомоилфосфатминтетазой образование карбомоилфосфата из глутамина.

На второй стадии карбомоилфосфат реагирует с аспартатом, в результате чего образуется N-карбомоиласпарагиновая кислота. Последняя подвергается циклизации (под действием дигидрооротазы) с отщеплением молекулы воды, при этом образуется дигидрооротовая кислота, которая, подвергаясь дегидрированию, превращается в оротовую кислоту. В этой реакции участвует специфический НАД-содержащий фермент дигидрооротатдегидрогеназа. Оротовая кислота обратимо реагирует с ФРПФ, являющимся донатором рибозо-фосфата, с образованием оротидин-5^/-фосфата (ОМФ). Дегидрокарбоксирилирование последнего приводит к образованию первого нуклеотида – уридин-5-фосфата (УМФ).

Превращение УМФ в УДФ и УТФ осуществляется, как и пуриновых нуклеотидов, путем фосфотрансферазных реакций:

УМФ + АТФ УДФ + АДФ

УДФ + АТФ УТФ + АДФ

УТФ может превращаться в цитидинфосфат (ЦТФ) за счет реакции аминирования с участием глутамина и фермента ЦТФ-синтетазы:

УТФ + Глн + АТФ ЦТФ + Глн + АДФ + P_i

Тимидиловые нуклеотиды входят в состав ДНК, содержащей дезоксирибозу. Превращение рибонуклеотидов в дезоксирибонуклеотиды сводится к восстановлению рибозы в 2-дезоксирибозу, требующему наличия двух атомов водорода. Источником последних является белок тиоредоксин, содержащий две свободные SH- группы на 108 аминокислотных остатков. Тиоредоксин легко окисляется, превращаясь в дисульфидную S-S-форму. Для его восстановления в системе имеется специфический ФАД-содержащий фермент тиоредоксинредуктаза, требующая наличия восстановленного НАДФН:

Тиоредоксин-(SH)₂ + РДФ ® Тиоредоксин -S₂ + dРДФ

Рибонуклеозиддифосфатредуктаза

Тиоредоксин-S₂ + НАДФН+Н⁺ ® Тиоредоксин -(SН)₂ + НАДФ⁺

Тиоредоксинредуктаза

При синтезе тимидинмонофосфата (ТМФ) требуется участие донора метильной группы, которым является N₅, N₁₀-метилен-ТГФК. В клетках имеется особый фермент тимидилатсинтетеза, катализирующая метилирование не свободного урацила, а dУМФ.

Синтез остальных дезоксирибонуклеозид-5^/-трифосфатов, непосредственно участвующих в синтезе ДНК, осуществляется путем фосфорилирования дезоксирибонуклеозид-5^/-дифосфатов в присутствии АТФ:

АТФ + dАДФ ® АДФ + dАТФ;

АТФ + dГДФ ® АДФ + dГТФ;

АТФ + dЦДФ ® АДФ + dЦТФ;

АТФ + dТДФ ® АДФ + dТТФ.