• 2012.11.27.
• dr. Sasvári Mária
• előadás dia (pdf)

• nukleozid (adenozin, guanozin) = bázis + ribóz/dezoxiribóz
• nukleotid (NMP, NDP, NTP) = bázis + ribóz/dezoxiribóz + 1 vagy 2 vagy 3 P_i
• AMP = adenilát
• GMP = guanilát

• bélcsatorna: táplálék → RNS, DNS → polinukleotidok → nukleotidok → nukleozidok → bázisok
• a nukleozidok és a bázisok a véráramba kerülnek, eljutnak az extrahepatikus szövetekhez
• máj:
  • nukleotidok „de novo” szintézise. nukleotidok → DNS, RNS
  • nukleotidok lebontása: nukleotidok → nukleozidok, bázisok → ezek is a véráramba jutnak
• extrahepatikus szövetek (agy, vvt, limfociták) ↔ vér
  • nukleozidok, bázisok kétirányú transzportja
  • mentő reakciók: purin bázisok kerülnek az IMP-re, AMP-re, GMP-re

• Urát (húgysav): a purinbontás végterméke
• a pirimidin teljesen lebomlik (CO₂, H₂O, NH₄⁺)
• Nukleozid/bázis analógok: legfontosabb kemoterápiás szerek (a sejtosztódást gátolják: vagy magát a nukleotid anyagcserét, vagy a DNS/RNS szintézist) → minden osztódó sejtet gátolnak → az egészségeseket is → erős mellékhatások

Nukleozidok fontos, hogy nukleotiddá alakuljanak! A mentő reakciók nagyon fontosak!

• adeninben nincs cukor
• adenozinban van cukor
• a cukormentes bázisok rögtön AMP-vé alakulnak ill IMP-vé és GMP-vé
• mentő reakció = egy lépés, cukor foszfátot rárakjuk (mindig ribóz)

• bázisokat mentünk meg, nem nukleozidokat, mentő reakcióban és de novo szintézisben is
• aktivált forma (az 1. helyzeten pirofoszfát → itt kötődik a purinbázishoz/pirimidinhez) = foszforibozil-PP (PRPP)
• lipideknél CDP, glukóznál UDP az aktivált, nukleotidoknál a ribóz-5-P

• a pentóz-foszfát ciklusból jön a PRPP

1. irreverzibilis reakcióban: glukóz-6-P → ribóz-5-P + NADPH
2. reverzibilis reakcióban: fruktóz-6-P → ribóz-5-P (transzaldoláz/transzketoláz hatására)

• ATP-vel képzi
• pirimidinhez nem kell PRPP, mert van ribóza (általában) nukleozid forma

! Kemoterápia → dezoxiszármadékot lehet elrontani

• C donor: 2 N¹⁰formil H₄F → 1 C atomos intermetiderek száll.
• CO₂
• N donor: 2 glutamin és 1 aszpartát + glicin

• 10 lépéses reakció (az előadásban van egy menő animált dia)
• a 9. N-t adjuk először a ribóz-P-hoz

1. PRPP → hozzáadjuk a glutaminból az első N-t (közben glutamin → glutamát)
2. ribóz-5-P-on lógó aminocsoport = foszfo-ribozilamin ← glicin, ATP (már csak egy lépés kell az imidazol gyűrűhöz)
3. glicin-amid-ribozil-5-P (GAR) ← C1 formilt berakjuk
4. formil-(acil)-GAR (oxocsoport cseréje aminocsoportra) (közben: glutamin→glutamát)
5. formil-glicin-amidin-ribóz-5-P (FGAM)
6. gyűrű bezárása → imidazol-gyűrű –> H₂O (ATP kell a gyűrűzáráshoz)
7. AIR (amino-imidazol-ribóz-5-P) ← CO₂ (biotinos reakció)
8. CAIR (karboxil-amino-imidazol-ribóz-5-P) <– Asp(csak a N kell, ennek ellenére az Asp úgy donor, hogy az egész Asp-at beépítjük. gyakorlatilag szukcinát+aminocsoport)
9. SAICAR (szukcinil-amino-imidazol-karboxamid-ribóz-5-P) → szukcinát lehasítása, de nem adunk hozzá H-eket, ezért kettős kötés alakul ki, szukcinil csoport fumarátként hasítódik le. ADENILOSZUKCINÁZ (ASA) enzim
10. AICAR ← N¹⁰formil H₄F (→ H₄F)
11. FAICAR (formil-amino-imidazol-karboxamid-ribóz-5-P) → H₂O elmegy, gyűzűzárás
12. IMP (inozit monofoszfát)

• AMP- 6-aminopurin
• GMP 2-amino-6-oxopurin
• IMP 6-oxopurin
• egymásba alakíthatók (előadásábra)

• de novo szintézisen
• elágazási pontokon (hogy A vagy G nukleotid)

IMP → → AMP → IMP → → → urát (vizelet) lebontás

a ciklus jelentősége

• reverzibilis reakció: 2 ADP ↔ ATP + AMP
• eltávolítjuk a végterméket (AMP-t) ezért a reakció előre fog menni (költséges reakció, de még mindig megéri az izomnak, hogy több ATP-je legyen.) ⇒ ha kevés az ATP, az AMP-kináz reakció használható ATP szint-re
• energiahiányos állapotok: urát túltermelés (húgysav túltermelés. pl: fruktóz intolerancia(=fruktóz-1-P nem tud továbbalakulni → kevés energia → húgysav túltermelés)

[AMP] ↑ → → húgysav (urát) túltermelés (normális körülmények között ez visszafelé is.)

• izom: magas AMP deamináz szint
• erős izommunka: sokfajta tartalék felhasználása
• AMP → IMP a felszabaduló ammónia a glikolízis aktivátora (anaerob glikolízis)
• IMP és ammónia is a májba (a vérben magas szint)
• IMP-ről a bázist leszedni → inozin → májba → → urát
• urát a vérbe → vizelettel ürül

• erős munkavégzés : NH3 ↑ urát ↑
• izom AMP DA defektus: izomgörcs, NH₃, urát NEM NŐ

• purin-monofoszfát-kináz: GMP → GDP
• purin-difoszfát-kináz: GDP → GTP
• adenilát-kináz: AMP→ ADP
• szubsztrát szintű/oxidatív foszforiláció: ADP + P_i →ATP

előadás!

• bázis → nukleotid egy lépésben (rárakjuk a ribóz-5-P-t)
• adenin → aMP (PRPP→PP_i) adenil-foszforibozil-transzferáz enzim (PRT)
• hipoxantin → IMP (HPRT enzim)
• guanin → GMP(HPRT enzim)

• súlyos neurológiai, pszichiátriai betegség
• X-hez kötött, ritka
• a gyerek harapja saját magát, az anyát mindenkit, nagyon agresszív, öncsonkítás, mentális retardáció
• hyperuricemia: húgysav túltermelés
• bazális ganglionok nem tudnak GTP-t szint. de novo → alacsony szint
• honnan lehet észrevenni? húgysav túltermelés → kikristályosodik → kristályok a pelenkán
• húgysav túltermelés → kikristályosodik → köszvény (ezek a gyerekek már nem igazán élik meg ezt a kort)
• génterápiával lehet rajta segíteni

• mindig az első lépést, a második lépést is
• AMP-vel és GMP-vel (ezek a de novo szint. végtermékei)
• ha mentőreakcióból → gátolják a de novo szintézist
• saját maguk képződését leállítják, másik utat aktiválják (ATP akt. a GMP képződést, GTP akt. az AMP képződést)

GTP és ATP kell a másik reakcióhoz → keresztszabályozás és általános szabályozás (mentőreakcióból bejövők gátolják a saját maguk szintézisét)

A de novo út gátlószerei:

• Ribavirin(IMP DEH)
• Acivicin(Gln analóg)
• Vírusfertőzés, tumorok, vvs paraziták ellen

• 2012. 11. 28.
• Előadó: Sasvári Márta

• Foszfát lehasítása 5'nukleotidáz hatására - ribóz 5. szénatomjáról, termékek adenozin és guanozin illetve egy foszfát lehet.
• Dezaminálás vízzel - aminocsoport felszabadul, helyette oxocsoport lesz. Enzim: adenozin deamináz (ADA).
• Cukor lehasítása: foszfát visszahelyezésével kezdődik, ribóz-1-foszfát keletkezik, ez nem fordul elő máshol az intermedier anyagcserében, egy enzim átalakítja.

Bázis keletkezik. Enzim: purin nukleozid foszforiláz (PNP).

ADA és/vagy PNP hiány - súlyos kórképek, magas adenozin koncentráció a T limfocitákra igen káros, sejtek szinte teljesen hiányoznak - „non-HIV AIDS”, súlyos, öröklődő ezért főként gyerekeket érintő immundeficiencia. Az immunrendszer nem tud megerősödni, általában tüdőgyulladás halálos kimenetelű. Mechanizmus: adenozin a vérben - relatív sok dezoxiATP keletkezik, ez a ribonukleotid reduktáz enzimet gátolja - dezoxi-ribonukleotidok nem keletkeznek, így DNS szintetizálódni és a sejtek osztódni nem tudnak. A leírt mechanizmus csak valószínűleg fedi a betegség okát.

Terápia: PEG-ADA enzimterápia, génterápia - csontvelő őssejtek kezelése

Hipoxantin (6-oxo) és guanin (2-oxo-6-amino) további eliminálása

• Újrafelhasználás a mentő reakciókban
• Maradék kiürítése: xantin oxidáz a hipoxantint oxidálja, közös intemedier: [2,6-dioxo]. Xantin-oxidáz flavin enzim, vízből molekuláris oxigént épít be és H₂O₂ keletkezik. Guanáz H₂O-t beépít, NH₃ felszabadul a guaninból. 2,6-dioxo-t a xantin oxidáz oxidálja - 2,6,8-trioxopurin, azaz húgysav keletkezik. Rosszul oldódik vízben, túltermelése a vérpályákban való kikristályosodást okoz.

Izületekben való húgysavkristályok keletkezése - irritáns, permanens gyulladás, főként a kézen és a lábon. Lesh-Nyan szindróma kísérőbetegsége.

• Na-urát kristályok vesekövet okoznak
• izületi fájdalmak és torzulások

Két formája: akut és krónikus köszvényes artritisz. Akut: időleges magas húgysavszint - fertőzés miatt sejtpusztulás, DNS lebontása szükséges, a kiváltó ok megszüntetésével elmúlik. Krónikus formája főleg időskorban. Terápia: allopurinol - kompetitíven gátolja a hypoxantin átalakulását, hasonlít a szerkezete, xantin-oxidáz feleslegben adva inkább ezt oxidálja oxopurinollá.

Purin bázisok kiürülnek a vizelettel - hipoxantin és xantin jobban oldódik, mint a húgysav.

• PRPP (aktív ribóz, prekurzor) túltermelés: stimulált de novo szintézis, túl sok purin, így sokat kell lebontani. Oka lehet genetikus: PRPP szintetáz nem gátolható mutáció miatt, vagy ribóz-5-foszfát túltermelése a PRPP felépítését stimulálja. Glu-6-foszfát szintet emelő betegségek (Von Gierke kór - glukóz-6-foszfát felhalmozódása foszfatáz-hiány miatt), mert az fru-6-foszfáttá majd ribóz-5-foszfáttá alakul. Von Gierke kór mellett a hipoglikémia mellett hiperuricaemia is tünet.
• Purin mentőreakciók hiánya: - HPRT deficiencia - újrafelhasználás csökken, szintézisből származó purinok 100%-os lebontásra kerülnek.
• Alcsony ATP szint, ATP metabolizmus zavara

1. Erős izommunka - nem kóros, időleges hiperuricaemia
2. Fruktóz intolerancia - fru-1-P foszfátcsapdája

• Másodlagos purin többlet - nem a nulkeotid anyagcserével van probléma - szöveti károsodás, sejttörmelék kiürítése során nagy mennyiségű DNS RNS lebontása miatt sok urát képződik.

2'helyzetű oxigént a ribózról el kell távolítani - purin/pirimidin bázis + cukor + 2 foszfát alakú nukleotid a szubsztrátja a ribonukleotid reduktáz által katalizált reakcióknak, mind a négy féle dinukleotid szubsztrátja, külön kötő helyeken. Két enzim SH csoport átmeneti diszulfid hidat képez, H-t átad a szubsztrátnak, egy vízmolekula kilép. Enzim tiredoxinnal (vagy glutationnal) redukálódik, ez egy prosztetikus csoport, az enzim része. Szintén prosztetikus csoport, FADH₂ redukálja a tioredoxint, FAD⁺ NADPH+H⁺ oxidációja mellett redukálódik.

RR enzimszerkezet: B1 és B2 alegység - B2 tirozingyökkel rendelkezik, B1-ben két -SH csoport. 3'-n lévő H-t a tirozin gyök köti meg, ennek hatására a 2' szénatomon lévő H taszító elektrosztatikus hatás miatt leszakad, vízkilépés, diszulfidhíd, majd a két szénatom redukálása. Szabályozás: bonyolult, mert négy szubsztrátja és négy terméke van. Fontos az arány szabályozás - a DNS polimerizálásához szükséges arányban termeljen nukleotidokat. dATP teljes allosztérikus gátlást hoz létre! Szubsztrát kötő helyek elrendeződése:

• CDP - dCTP
• UDP - dTTP
• GDP - dGTP
• ADP - dATP

Általánosan: a dATP minden keletkezést gátol, a dGTP a felette lévőket gátolja, az alatta lévő dATP keletkezését serkenti, a dTTP az alatta lévőket serkenti, a felette lévőt gátolja, a legkisebb mennyiségben keletkező dCTP-nek nincs szabályozó szerepe.

dUMP-ből metilációval (⁵N¹⁰N-metilén-tetrahidrofilsav donor!) dTMP keletkezik, dihidrofolsav keletkezik a tetrahidrofolsavból - dihidrofolát reduktázzal tetrahidrofolát keletkezik, NADPH+H⁺ oxidációja mellett. Tetrahidrofolsav metiléncsoportot kaphat a szerinnel, glicinnel (+hisztidinnel, triptofánnal) való reakcióban - irreverzibilis lépés! ⁵N-metil-tetrahidrofolsavat az enzim felhasználni nem tudja - ezt a homociszteinnek átadva (B12 vitamin!) tetrahidrofolsavvá alakul. Ha nincs B12 vitamin (vagy folsav) - metilcsapda! Vészes vérszegénység, mert nincs sejtosztódás.

Kemoterápiás szerek támadáspontja: 5-fluoro-dUMP az enzimet gátolja, mert dTMP analóg - „öngyilkos” gátlószer, az enzimet teljesen bénítja, mert nem disszociál, vastagbélrákban alkalmazott.

Dihidrofolsav antagonistákkal, pl. metotrexáttal dihidrofolát-reduktáz enzim gátlása - DNS szintézis totális gátlása.

5-fluoro-uracillal: timin analóg, vastagbélrák kezelésére alkalmas kemoterápiás szer. 5-fluoro-uracilt a foszforiláz cukorfoszfáttal ribózt helyez a bázisra - 5-fluoro-uridin keletkezik. Enzimdeficiencia mellett a kemoterápia súlyosabb mellékahtásokat okoz! Keletkező 5-F-UDP (TMP szintáz gátlás) és 5-F-UTP a DNS és RNS szintézist is gátol!

Folát-szintézis gátlása: ember számára vitamin, táplálékkal bevitt, de a baktériumok nem tudnak osztódni. Folsav analóg: szulfonamidok (Sumetrolim) - antibakteriális hatás.