Нуклеиновые кислоты распадаются в организме под действием специфических ферментов, называемых нуклеазами, или фосфодиэстеразами. Нуклеазы, действующие на внутренние межнуклеотидные связи в молекулах нуклеиновых кислот, называют эндонуклеазами. При их участии осуществляется деполимеризация нуклеиновых кислот, в основном до олигонуклеотидов. Нуклеазы, ускоряющие реакции последовательного отщепления нуклеотидов от РНК, ДНК или их фрагментов, начиная с конца полинуклеотидной цепи, называют экзонуклеазами. Они обеспечивают распад нуклеиновых кислот до свободных нуклеотидов.
В зависимости от специфичности действия среди нуклеаз различают рибонуклеазы (ускоряют реакции распада как внутренних, так и концевых межнуклеотидных связей в молекулах РНК) и дезоксирибонуклеазы (выполняют ту же функцию по отношению к молекулам ДНК). Вместе с тем существует большая группа неспецифических эндо- и экзонуклеаз, действующих одновременно и на РНК, и на ДНК. Все нуклеазы относятся к классу гидролаз.
В результате действия разнообразных эндо- и экзонуклеаз нуклеиновые кислоты распадаются на сложную смесь индивидуальных нуклеотидов — рибо- и дезоксирибонуклеозид-3'- и -5'-фосфатов.
Нуклеозидфосфаты претерпевают дальнейший распад (дефосфорилируются под действием гидролаз):
На следующей ступени распада осуществляется перенос остатка рибозы от нуклеозида на фосфорную кислоту, что ускоряется специфическими для каждого вида нуклеозидов рибозил-трансферазами:
либо гидролиз нуклеозидов:
Рибоза и рибозо-1-фосфат включаются в реакции обмена, характерные для углеводов; пуриновые и пиримидиновые основания подвергаются дальнейшему распаду.
Первая фаза распада пуриновых и пиримидиновых оснований заключается в дезаминировании тех из них, которые обладают аминогруппами. Этот процесс осуществляется при помощи специфических аминогидролаз, например, аденинаминогидролаза, цитидинаминогидролаза.
В результате аденин превращается в гипоксантин, гуанин переходит в ксантин, цитозин преобразуется в урацил. Пуриновые основания (гипоксантин и ксантин) окисляются в мочевую кислоту (рисунок 4.12).
В отличие от гипоксантина и ксантина дезаминированные пиримидиновые основания подвергаются восстановлению, при этом урацил переходит в дигидроурацил, а затем последний претерпевает гидролиз и распад до b-аланина, аммиака и СО2 (рисунок 4.13).
Таким образом, сложные молекулы нуклеотидов в процессе распада в организмах животных и растений превращаются в относительно простые соединения, которые либо выводятся из организма (NH3, CO2 и др.), либо участвуют в ресинтезе нуклеиновых кислот.
