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Sintesi de novo dei ribonucleotidi purinici
a differenza delle pirimidine, le basi purinichevengono costruite sull’anello di ribosio fosfato:sono prodotte non nella forma di basi libere ma direttamente come ribonucleotidi.
origine metabolica dei nove atomidell’anello purinico:
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1- trasferimento di un gruppo PPi sul ribosio e formazione di PRPP (forma attivata del ribosio)
2-un gruppo amidico, proveniente dalla glutammina, sostituisce il gruppo pirofosforico (inversione di configuraz.)
3-aggiunta di una glicina e formazione di GAR
4-formilazione del gruppo aminico di GAR e formazione di FGAR
5-aggiunta di un altro gruppo aminico (da glutammina) e formazione di FGAM
6- chiusura dell’anello imidazolico (AIR)
7-8-9-10- formazione del secondo anello mediante l’aggiunta degli ultimi tre atomi (C da CO2, N da aspartato e C da formile)
11- l’enzima IMP sintasi catalizza la chiusura del secondo anello.
Gln:PRPP amidotrasferasi
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L’enzima Gln:PRPP aminotrasferasi che catalizza l’inserimento di un gruppo NH2 sul ribosio fosfato è soggetto ad inibizione feedback da parte di GMP, GDP e GTP come pure da AMP, ADP e ATP.
L’enzima è anche inibito dall’azaserina, un analogo della glutammina
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L’azaserina agisce da inibitore irreversibile degli enzimi glutammina dipendentidella via di biosintesi delle purine. Impiegata come agente tumorale.
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SINTESI DI AMP
1- il gruppo amminico dell’aspartato si lega all’IMP, reazione favorita dall’idrolisi del GTP.
2- l’adenilsuccinato elimina fumarato formando AMP.
SINTESI DI GMP
1- l’atomo di carbonio C2 è ossidato dall’enzima IMP deidrogenasi
2- la xantina monofosfato è convertita in GMP in seguito alla donazione di N da parte della glutammina.
L’IMP è il precursore dell’AMP e del GMP
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Ciclo dei nucleotidi purinici: ha un ruolo metabolico importante nel muscolo scheletrico Un aumento dell’attività del muscolo richiede un aumento dell’attività del ciclo dell’acido citrico.
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I nucleosidi difosfati e trifosfati sono sintetizzati per fosforilazione dei nucleosidi monofosfati
AMP + ATP 2 ADP
GMP + ATP GDP + ADP
GDP + ATP GTP + ADP
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REGOLAZIONE DELLA BIOSINTESI DEI NUCLEOTIDI PURINICI
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Controllo della via di biosintesi delle purine
1. Inibizione allosterica da prodotti terminali su Gln-PRPP trasferasi
2. Inibizione da ADP e GDP su PRPP sintetasi
3. GMP inibisce IMP-deidrogenasi e AMP inibisce AS sintetasi
4. La presenza di ATP stimola la sintesi di GMP e la presenza di GTP stimola la sintesi di AMP (bilanciamento della sintesi dei due nucleotidi)+
+
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Vie di salvataggio delle purine
Nei mammiferi le purine sono recuperate principalmente da due reazioni enzimatiche
Adenina + PRPP AMP + PPi1
adenina fosforibosil transferasi (APRT)
ipoxantina + PRPP IMP + PPi
guanina + PRPP GMP + PPi2
Ipoxantina-guanina fosforibosil transferasi (HGPRT)
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ipoxantina + PRPP IMP + PPi
guanina + PRPP GMP + PPi2
Ipoxantina-guanina fosforibosil transferasi (HGPRT)
La sindrome di Lesch-Nyhan deriva da una deficienza di HGPRT
1. il gene mutato è localizzato sul cromosoma X (colpisce i maschi)
2. anomalie neurologiche (spasticità, ritardo mentale,
aggressività, comportamento distruttivo contro se stessi )
3. produzione massiccia di acido urico (prodotto di degradazione
delle purine)
4. il PRPP, che non può essere utilizzato nella via di salvataggio,
si accumula e il suo eccesso accelera la sintesi dei nucleotidi
purinici e quindi la formazione dei loro prodotti di degradazione.
5. difetto enzimatico = modificazioni del comportamento
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Formazione dei deossiribonucleotidi
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Il DNA differisce chimicamente dall’ RNA:
1) I suoi nucleotidi contengono residui di 2’-deossiribosio
2) Il DNA contiene timina (5-metiluracile) invece di uracile
Come avviene la biosintesi di questi componenti del DNA?
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1. Produzione dei residui di deossiribosio
Ribonucleotide reduttasi
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La ribonucleotide reduttasi è un tetramero 22.
Ogni subunità contiene:
- un sito di legame del substrato-due siti di legami per effettori che controllano l’attività catalitica e la specificità per il substrato.
-Ogni subunità contiene:
- un gruppo prostetico costituito da due ioni Fe (III)- il complesso Fe(III) interagisce con la Tyr122 formando un insolito radicale libero tirosilico.
La ribonucleotide reduttasi
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SHSH
Tioredossina(ridotta)
S
S
Tioredossina(ossidata)
S
S
Ribonucleotidereduttasi(ossidata)
HSHS
Ribonucleotidereduttasi(ridotta)
enzima riattivato
La tappa finale del ciclo catalitico della ribonucleotide reduttasi è la riduzione del ponte disolfuro appena formato in modo da riattivare l’enzima.La tioredossina, proteina monomerica ubiquitaria, riduce l’enzima attraverso uno scambio di disolfuri.
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La ribonucleotide reduttasi è controllata da una complessa rete
di inibizioni a feedback
La deficienza di uno dei dNTP è letale per l’organismo, mentre
un eccesso di un dNTP è mutagenico in quanto la probabilità di
un dato dNTP di essere incorporato per errore in una catena
nascente di DNA è maggiore se la sua concentrazione è più
elevata di quella degli altri dNTP.
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L’enzima ribonucleotide reduttasi presenta due siti catalitici che legano il substrato e più siti regolatori che legano effettoripositivi o negativi.
Il dATP, che segnala un eccesso di deossiribonucleotidi, inibiscel’attività dell’enzima;
l’ATP, che segnala un eccesso di ribonucleotidi, lo attiva.
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La principale via catabolica delle purine negli animali
ADA
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Difetti genetici nell’adenosina deaminasi (ADA) portano selettivamente a morte i linfociti.
Poiché i linfociti sono responsabili della risposta immunitaria, una deficienza di ADA si associa a una sindrome da immunodeficienza grave combinata (SCID)
Senza speciali misure protettive, questa malattia è letale nella prima infanzia a causa delle infezioni che sopraggiungono.
CAUSA: in assenza di ADA attiva la deossiadenosina viene fosforilata generando livelli di dATP 50 volte più elevati del normale;
questa alta concentrazione inibisce la ribonucleotide reduttasi, impedendo la sintesi di altri dNTP;
si ha così il blocco della sintesi del DNA e della proliferazione cellulare
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La funzione del sistema immunitario nei pazienti SCID viene ripristinata, anche se in quantità limitata, da iniezioni di ADA normale a cui siano state legate covalentemente diverse molecole del composto biologicamente inerte glicole polietilenico (PEG)
Terapia genica: -linfociti estratti dal sangue e fatti crescere in laboratorio-introduzione di un gene ADA normale mediante tecniche di ingegneria genetica -reinfusione delle cellule nel paziente
TERAPIA
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La gotta è causata dall’accumulo di acido urico nei tessuti:caratteristiche:-improvvise infiammazioni delle giunzioni, molto dolorose, causate dal deposito di cristalli di sodio urato pressocchè insolubile- sodio urato e acido urico possono precipitare nei reni o negli ureteri sotto forma di calcoli- la gotta può derivare da insufficienze metaboliche come la deficienza di HGPRT (ipoxantina-guanina-fosforibosiltransferasi)
Trattamento: somministrazione dell’inibitore della xantina ossidasi allopurinolo, analogo dell’ipoxantina.
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allopurinolo
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