TEMA 17. Síntesis de amino, hemo y nucleótidos. Esquema de la biosíntesis de los aminoácidos no esenciales. Aminoácidos como precursorespde otras aminas biológicas. Síntesis y degradación del grupo hemo. Metabolismo del hierro. Porfirias. Síntesis de novo de los nucleótidos de purina. Glutamina-amido transferasas. Síntesis de AMP y GMP. Enzimasmultifuncionales Ruta de recuperación de nucleótidos de purina y multifuncionales. Ruta de recuperación de nucleótidos de purina y patologías asociadas. Síntesis de novo de nucleótidos de pirimidinas. Recuperación de pirimidinas. Ribonucleótido reductasa. Timidilato sintasa. Degradación de purinas y gota. El metabolismo de nucleótidos como diana de g p y gfármacos antibióticos, antitumorales y antivirales.

José C Rodríguez ReyDepartamento de Biología Molecular

2009-2010009 0 0

1

Aminoácidos esenciales

Aromáticos: Fenilalanina, Triptófano

Alifáticos ramificados: Valina, Leucina, Isoleucina

Con azufre: Metionina

Alcohol: TreoninaAlcohol: Treonina

Básicos: Histidina, Lisina

“Esenciales condicionales”:Arginina, Glutamina, Cisteina, Glicina, Prolina, Tirosina

2

Biosíntesis de aminoácidos no esenciales

Glucosa Glicina HCO3- + NH4

+

Asparragina3-Fosfoglicerato

Piruvato

Serina CisteínaMetionina

p g

Glut min

Glu

AlaninaOAA AcetilCoAAspartatoGlutamina

Citrato

IsocitratoCiclo

Alfa- cetoglutarato Glutamato

GlutaminaKrebs

Fenilalanina Tirosina

g

Glutamato semialdehido

Prolina 3

Biosíntesis de aminoácidos no esenciales

P lPRECURSOR RUTA AMINOACIDO

Piruvato transaminasa Alaα-Cetoglutarato transaminasa GluGlu Gln sintetasa GlnGlu (4 pasos) ProGlu (4 pasos) ProOAA transaminasa AspAsp Asn sintetasa AsnPhe Phe hidroxilasa Tyr3 f f li (3 ) S3-fosfoglicerato (3 pasos) SerMet + Ser (3 pasos) CysSer Serhidroximetiltransferasa GlyHCO3

- + NH4+ Gly sintasa GlyHCO3 NH4 Gly sintasa Gly

(Asp + Orn) Arg-succinato liasa Arg)

4

Síntesis de Gly y Ser

COO-||

H2N— CH |CH2—OH

Ser

Serina hidroximetiltransferasa

THF

N5N10 il

PLP

COO-|

CH2|

Gly

N5N10 metilen-tetrahidrofolato

THFNAD+

Glicina sintasa

|NH3+

NH

N5,N10-metilén-tetrahidrofolato

HCO3- + NH4

+N5,N10-metilen-h d f l

NADH + H+ CH2

H

NH

CH2

N

N

tetrahidrofolato

5

El glutamato como precursor de prolina y ornitina

CH2

CH2

COO-

ATPNADH+ H+

Ciclo urea

P li i

H3N+

CH

H2N - CH - COO-

Glutamato

NADH+ H+Poliaminas

COOH N+CH2

CH2

CH2

H2N CH COO-

Glutamatosemialdehido

Aminotransferasa CH

CH2

CH2

H3N

HC = O

OrnitinaH

H2C CH2

HC CHN

COO-

H2C CH2

H2C CHNH

COO-Reductasa (NADPH)

Pr lin1Pirrolina-5- Carboxilato Prolina

6

Síntesis de cisteína: Adomet como donadora de átomos de azufre:

COO N H 2COO

CH

CH2

CH2

H3N+

N

N

N

N

N H 2

Metionina adenosil

COO

CH

CH2

CH2

H3N

+S

+N

N

N

N

N H 2

CHMetil

COO

CHH3N+

CH2+SCH3

N

O

OH OH

CH2

ATP PP+Pi

transferasa S

O

OH OH

CH2transferasasCH2

CH2

SCH3

OH OH

S-Adenosil metionina (AdoMet, SAM) S-Adenosil homocisteína

Adenosilhomocisteína

H2O

d

Metionina

COOCOO

COO

CH

CH2

H3N+

hidrolasa AdenosinaCH

CH2OH

H3N+CH

CH2

CH2

H3N

S

+

CH2

SerinaCOO

CHH3N+

H2O

CH2

CH2

SH

HomocisteínaCistationina liasa(PLP)

NH4+

H2O

S CH2

β-CistationinaCistationina βsintasa

(PLP)

Homocistinuria Metionina Sintasa(Metil-Cobalamina)

COO-

CH

CH2

H3N+

SH

COO-

C

CH2

O

(PLP)

7

Metionina(No hay síntesis neta,

se recicla)

SH

CisteínaCH3

Alfa cetobutirato

Enfermedades del metabolismo de aminoácidos

Enfermedad Incidencia Enzima defectiva EfectosEnfermedad Incidencia(por 105 nac.)

Enzima defectiva Efectos

Fenilcetonuria 8 Phe hidroxilasa Retraso mental

Albi i 3 Ti i N i ióAlbinismo 3 Tirosinasa No pigmentación

Alcaptonuria 0,4 Homogentísico oxigenasa Orina oscura

Orina en jarabe de arce 0.4 Complejo deshidrogenasa de α- Retraso mental, convulsiones, j p j gcetoácidos ramificados

, ,muerte temprana

Homocistinuria 1 Cistationina sintasa Retraso mental

Acidemia metilmalónica 0.5 Metilmalonil-CoA mutasa Retraso mental, convulsiones, muerte temprana

Hartnup 7 Transportador de Val, Leu, Ile, Tyr, Trp, Phe

Fotosensibilidad, ataxia, seudo-pelagra

Hiperamonemia tipo I 0.5 Carbamilfosfato sintetasa I (ciclo de Letargia, convulsiones, Hiperamonemia tipo I 0.5 Carbamilfosfato sintetasa I (ciclo de la urea)

Letargia, convulsiones, muerte prematura

8

Los aminoácidos son precursores de otras moléculas importantes en la fisología

Glutamato GABA, poliaminas (putrescina, espermidina)

Triptofano Niacina, serotonina

Histidina Histamina

Tirosina Dopamina, adrenalina, melanina, hormona tiroidea

Li i C itiLisina Carnitina

Serina Etanolamina, colina

Arginina Creatina, creatinina, oxido nítrico

Glicina Porfirinas creatina glutationGlicina Porfirinas, creatina, glutation

9

El Trp es precursor de serotonina y niacina

Triptófano

COO-NH 3

+Cofactor de otraenzimaimportante queya hemos visto

HN

Trp hidroxilasa = O2COO- Trp monooxigenasa(Tetrahidrobiopterina)

NH3+

COO-

N

Niacina (Nicotinato)

NH

OH COO-

5-hidroxi-triptófanoNAD+ , NADP+

DOPA Descarboxilasa = Decarboxilasa de AA

aromáticos(PLP)

H

CO2

(PLP)

5- hidroxitriptamina

NH3+

OH

10

5 hidroxitriptamina(Serotonina)N

H

La histidina es precursora de histamina

CH2-CH-NH3+

COO-

CO2 CH2-CH2 -NH3+

N NH

2 3

Histamina

2

PLPHis N NH

CH2 CH2 NH3

11

La tirosina es precursora de catecolaminas

OH

CH2

CH

O

NH3+

O

Tirosina

Tyr Hiroxilasa(Tetrahidrobiopterina)

CH CH2

OH02

OH

CH2

CH

NH3+

O

O(Tetrahidrobiopterina)

OHNH

OH

CH3

AdrenalinaMelaninasOH

L-DOPA(L-3,4-dihidroxi-

Fenilalanina)DOPA Descarboxilasa

FeniletanolaminaN-metiltransferasa

OH

CH2

CH2

NH3+

) Descarboxilasa

CH C H

O H

DopaminaHidroxilasa

N metiltransferasa(S-Adenosil metionina)

OH

OH

DopaminaOH

H C H 2

N H 3 +

O H

Nor adrenalinaNor-adrenalina

12

Terbutalina (“Terbasmin”) Salbutamol (“Ventolín”)

Agonistas de receptores β2-adrenérgicos

Adrenalina

13

β2-adrenergic receptor agonist,

El glutamato como precursor de otras moléculas

Glutamina Dador de NH2 a otros cetoácidosen reaccines de transaminación

GlutamatoAlfa-cetoglutarato GABA

Glutamato P li

H3N+

CH2 Glutamatosemialdehido

Prolina

OrnitinaPoliaminasPutrescina espermidina

2

CH2

CH2

CH2

HN Putrescina, espermidinaHNCH2

CH2

CH2

H N

CO2COO-

H3N+

Espermidina

CH2

CH2

H2N CH2

COOH

Gamma-aminobutirato(GABA)

CO2

PLP

CH2

CH2

H2N - CH - COO-

COO

2 2Glutamato

14

La lisina es precursora de carnitina

Lys CH CH CH CH NH +

Lys unida a proteínaLys -CH2-CH2-CH2-CH2-NH3

+

Ascorbato

-OOC-CH2-CH-CH2-NCH3+CH3

OH

L-Carnitina

CH3

15

La arginina es precursora del oxido nítrico

COO

CH

CH2

H3N+

CH

COO

CH

CH2

H3N+

CH

2 NADPH2 O2

+ NO

2 NADP+

2 H2O

CH2

CH2

N

NH +H NC

CH2

CH2

N

O2HNC

+ ·NONO sintasa

NH2H2N 2

CitrulinaArginina

16

COO COO-

Biosíntesis del hemo (1)

(MITOCONDRIA)

CH2

CH2

COO

+CH2

CH2

C SCoAO

CH2— NH2|COO-

CH2

CH2

C O

CH2CO2

(MITOCONDRIA)-ALA Sintasa

+ PLP

C

CH2|NH2

+

δ Ala

O

Succinil CoA Glicina |NH2

- Aminolevulinato( δ-ALA)

CoA-SH-

• Inhibición alostérica

δ-Ala dehidratasa=Porfobilinógeno

sintasa (Zn)(CITOSOLICA)H2O

δ-Ala

• Inhibición alostérica• Represión de la expresión génica CH2

COO CH2

CH2

COO

N H

N

NH

CH3CH3

CH=CH2CH3

5 pasos (4 en CITOSOL)4 NH4

+

Fe2+

CH2|NH2

NH

PorfobilinógenoCH=CH2

NH

N

CH3CH2

CH2

COO-

CH2

CH2

5 pasos (4 en CITOSOL)

4 Porfobilinógenos

Ferroquelatasa(MITOCONDRIA)

NCH3

CH=CH2CH3

Protoporfirina IXCOO-

N H

N

NH

N

Fe2+

3CH3

CH=CH2

CHCOO

CH2

CH2

Sitios de síntesis1) Hemoglobina (40-50 mg/día) en eritroblastos de médula ósea ( 80% del hemo)2) Mioglobina en músculo

Hemo

CH3

COO-

CH2

CH2

COO-2) Mioglobina en músculo3) Citocromos a, b, c en todos los tejidos4) P450 en hígado5) Peroxidasa y catalasa en casi todos los tejidos 17

Defectos en la ruta de biosíntesis de Porfirinas = Porfirias

δ-ALA sintasa (MITOCONDRIA)

Gly + Succinil-CoA

δ ALA PLP

Porfobilinógenoδ-ALA dehidratasa

δ-Ala deaminasa Porfiria aguda intermitente

δ-Ala

4NH4+

(CITOSOL) Pbδ-ALA

Uroporfirinógeno III

δ Ala deaminasa

UroporfirinógenoCosintasa

Porfiria aguda intermitente

Porfiria congénita eritropoyética

4NH4

Uroporfirinógeno I

Coproporfirinógeno III

Uroporfirinógeno IIIDecarboxilasa

Oxidasa Pb

Porfiria cutánea tardía

Coproprofiria hereditaria

4CO2

2CO2

Protoporfirinogeno IX

Protoporfirina IXOxidasa

Coproprofiria hereditaria

Porfiria variegada

O2

MITO-CONDRIA

Hemo

Ferroquelatasa PbFe++ Protoporfiria eritropoyética

18

La locura del rey Jorge III de Inglaterra (1738-1820) = Porfiria aguda intermitente?

“El tratamiento de los médicos del Rey consistió en la administración de tártaro cons st ó en la adm n strac ón de tártaro emético y digtal, aplicación de vesicantes en las piernas (con la aparición de pústulas se pretendía sacarle los malos humores) y aceite de castor para el estreñimiento. El ac t castor para str ñ m nto. E estado de agitación era controlado colocándole camisa de fuerza o sujetándolo con correas en su cama o en una silla metálica”.

19

m

F iti Hb

Catabolismo del hemo

HBiliverdinaBiliverdín N H

N

NHFe2+

CH3CH3

CH=CH2CH3

Fe3+ + CO + NADP+

NADPH+ O2

Ferritin Hb

Hemooxigenasa

BiliverdinaBiliverdínReductasa N

CH=CH2

CH3COO-

CH2

CH2

CH=CH2 CH=CH2CH3CH3CH3

COO-

CH2

CH2

COO-

CH2

CH2CH3

ERITROCITOS

Bilirrubina

N O HNH

NH

NOH MACROFAGOS,Células del SRE, BAZO

2 H23

Bilirrubina transportada con albúmina

SANGRE Si está en exceso se acumula en sangre= ICTERICIA (prehepática)

Deficiencia transitoria de la transferasa en recién nacidosHIGADO 2 UDP-glucuronato

2 UDPTransferasa

Expresión baja congénita de la

BILIS

Bilirrrubin-diglucurónido (B. conjugada)

ICTERICIASi no drena

Expres ón baja congén ta de la transferasa = síndrome de Gilbert

Bilirrrubin-diglucurónidoSi no drena bien la vesícula 20

PAPEL DE LOS NUCLEOTIDOS

1. Constituyentes de los ácidos nucleicos2. Participan en el metabolismo energético3. Implicados en señalizaciónp4. Forman parte de intermediarios activadas

21

Agentes antivirales análogos de bases o nucleótidos

OO

NH

N

O

O

CH3

La DNA polimerasa (transcriptasa inversa) del

NH

N

O

O

CH3

OH H

HH

HOCH2

( p )virus VIH es 100 veces más sensible al AZT-trifosfato que la DNA polimerasa celular

O

H HHH

HOCH2

N3 H

AZT (3’ azido 2’ desoxitimidina)

OH H

Timidina

22

Agentes antivirales análogos de bases o nucleótidosg g

NH N

N

O

Acicloguanosina = N NNH2

OCH2OH

Acicloguanosina = aciclovir(anti Herpes simplex)

Vribudin(anti Varizela-Zoster)

simplex)

23

Análogos de bases como antimetabolitos antitumorales

NH2 SHN

N

2

N

N

AdeninaH

6-Mercapto

SHN

N N

N

Adenina 6-Mercapto purina

NH

N

O

O

NH

NH

OF

O

UraciloH

5- FluorouraciloH

24

Estructura de los nucleótidos

N N

NH27

16 O HHOCH2

5’

1’

H

N

N N8

3

1

2 9 RibosaH H

OH OH

OHH1

3’ 2’

BASE (Adenina)

N

NH2NH2

NucleóSido(Adenosina)

NucleóTido

(AdenosinaMono-

N

N N

N

HOCH2

N

N N

N

OOCH2P

Mono-Di-

Tri-fosfato)

Adenosinao Desoxiadenosina

H H

OH OH

H H

OH H

OH OH

H HPP

PP

P

O

H

25

N

N N

NANILLO DE LAS PURINAS

N

N NH

N

NH2

NH

N NH

N

O

NH

N NH

N

O

NH2

N H

BASE : ADENINA HIPOXANTINA GUANINA

NUCLEÓSIDO ADENOSINA INOSINA GUANOSINA

RibosaNUCLEÓSIDO : ADENOSINA INOSINA GUANOSINA

N E

N

N

ANILLO DE LAS PIRIMIDINAS

N H 2 O O

N

NH

O

NH

NH

O

NH

NH

O

C H 3

B E BASE : CITOSINA URACILO TIMINA

Ribosa

26

NUCLEÓSIDO: CITIDINA URIDINA TIMIDINA

Biosíntesis de nucleótidos de purinas y pirimidinas

1) No hay reservas de nucleótidos (sólo 1% disponible) y la absorción

Biosíntesis de nucleótidos de purinas y pirimidinas

1) No hay reservas de nucleótidos (sólo 1% disponible) y la absorción intestinal de bases es mínima (un 5% de lo presente en la dieta) se han de sintetizar según se necesiten para sintetizar ADN y ARN

2) Hay rutas de biosíntesis de novo y de recuperación. Las de biosíntesis de novo son rutas idénticas en todos los seres vivos

3) Hay polipéptidos multienzimáticos en estas rutas en eucariotas

4) Las rutas de biosintesis son bastante diferentes para los nucleótidos de purina y primidinas, pero hay moléculas comunes en la biosíntesis : PRPP y Gln (como dador de N)

27

El PRPP es molécula clave en el metabolismo de nucleótidos

OH H

H

OHH

—OCH2

Ribosa 5-P

PRuta de las Pentosas-fosfato

OH

OHH

Adenosina-P-P-P (ATP)

entosas fosfatoOH

AMP

PRPP sintetasa = R5P pirofosfoquinasa

AMP

OH H

H—OCH2

5 f f ib il 1 i f f t

P

H H

OH OH

O—H5-fosforribosil-1-pirofosfato(PRPP)

P P

NUCLEOSIDOS NUCLEOSIDOS NUCLEOSIDOSDE PURINAS(IMP)

NUCLEOSIDOS DE PIRIMIDINAS(UMP) 28

Síntesis de novo de nucleótidos de purina: origen de los átomos del anillo

Gli iCO3H-Amino del

Glicina

Formil-THF

Aspartato

N NC C

C

Formil-THF N NHC C

Amida de la Glutamina

• Los nucleósidos de purina NO se forman mediante la unión de la base (adenina o guanina) a la ribosa, sino que se sintetiza primero un mononucleótido (IMP) a partir de PRPP y otros precursores: Gly, formil-THF, Asp, Gln y CO2

• A partir de IMP se sintetizan AMP y GMP

29

Síntesis de nucleótidos de purina (1)

OH H

OH OH

H

O—P-PH

P—OCH2O

H H

OH OH

NH2

H

P—OCH2

H

Glutamina Glu + PPi

Glutamina PRPP amidoTransferasa

PRPP

H CNH2

+ Glicina+ATPADP+Pi

GAR

5-fosfo-β-ribosilamina

C—HH2CN

O

H H

NHP—OCH2

O C

H2C GAR Sintetasa

N10Formil-THF P—OCH2

OO C

O

H H

OH OH

NH

H H

THF(5-fosforibosil) OP

OH OHH H

Glicinamida Ribonucleótido

(GAR) Glutamina + ATP

OH OHFormil Glicinamida

Ribonucleótido (FGAR)

GAR Transformilasa

( ) m

Glu+ ADP

+ PiFGAR amidotransferasa

N

NHHN C

H2CNH

C—H

O ATP ADP+ Pi

FGAM Ciclasa

N

N

2HN

C

OP

30

NHOP 5-Amino Imidazol Ribonucleótido (AIR)

Síntesis de nucleótidos de purina (2)

-OOCHCO3-

H2N

OOC3

AIR Carboxilasa

l

NN

R

ATP

5-AminoImidazol

N

N

2HNOP

R 4-Carboxi-5-aminoimidazolRibonucleótido (CAIR)

Ribonucleótido (AIR)

OAsp + ATPSAICAR Sintetasa

O COO-| ¿Recuerda algo

R

DP Pi

C

O

H2NSAICAR Liasa

Fumarato NN

Asp ATP

H N

C

O

—HN

|CH2|

HC|COO N

N

¿Recuerda algovisto antes?

ADP+Pi

5-Aminoimidazol-4-Carboxamida Ribonucleótido

(AICAR)

H2NFumarato N

RH2NCOO-

N-Succinilo-5-Aminoimidazol 4-Carboxamida Ribonucleótido(SAICAR)

NR

N10Formil-THF

AICAR Transformilasa

C

O

H2N

THF

NIMP Si t s

NH

N N

N

O

HN

2

O= C—|

H

NOP

O

H H

OH OHH

P—OCH2

H

IMP Sintasa

H2O

N N

N-Formilaminoimidazol 4-carboxamidaRibonucleótido (FAICAR)

OH OHInosina Monofosfato,

Inosinato (IMP)31

Síntesis de purinas: enzimas multifuncionales (1)

O H—OCH2 Glutamina Glu + PPiPPO

H H

OH OH

H

O—PPH

PRPP

O

H H

OH OH

NH2

H

—OCH2

H

5-fosfo-β-ribosilamina

Glutamina PRPP amidoTransferasa

P

5-fosfo-β-ribosilamina

GAR Sintetasa

+ Glicina+ATP

H2CNH2

Enzima multifuncional= Proteína multienzimática H2C

NHC—H

O

H H

NH

H

P—OCH2

H

O Cmultienzimática

H

N10FormilTHF THFO

H H

NHP—OCH2

O C

H2 C H

O

OP

OH OHH H

Glicinamida Ribonucleótido

(GAR)

H

GAR Transformilasa OH OHH

Formil GlicinAmidaRibonucleótido

(FGAR)Glutamina + ATP

OP

(FGAR)Glutamina + ATP

Glu+ ADP

FGAR amidotransferasa

HN C

H2CNH

C—H

OFormil-GlicinAMidinaRibonucleótido (FGAM)

AIR ciclasa = FGAM Ciclasa

5-AminoImidazolN

N

2HN

32

NHHN CRibonucleótido (FGAM)

ATP ADP+ Pi5-AminoImidazolRibonucleótido (AIR)

2HNOP

OP

CO2 + ATP-OOC NN

Síntesis de purinas: enzimas multifuncionales (2)

CO2 ATP

CAIR Sintetasa H2N N

N

5 d l

N2HN

OPOP

4-Carboxi-5-aminoimidazolRibonucleótido (CAIR)

5-AminoImidazolRibonucleótido (AIR)

OSAICAR SintetasaO

COO-|

C

O

H2NSAICAR Liasa

Fumarato NN

Asp, ATP

H N

C—HN

CH2|

HC|COO- N

N

5 aminoimidazol 4-carboxamida Ribonucleótido

(AICAR)

H2NFumarato N

RH2NCOO

N-Succinilo-5-aminoimidazol4-carboxamida Ribonucleótido

(SAICAR)

N

N10Formil-THF

OP

(SAICAR)

C

O

H2N

THF AICAR Transformilasa

N NH NO

IMP SintasaHN

H2N

O= C—|

H

NN

O

H HH

P—OCH2

H

N N

OP

Inosina Monofosfato,Inosinato (IMP)

N-Formilaminoimidazol4-CarboxamidaRibonucleótido (FAICAR)

OH OHH

33

Síntesis de AMP y GMP a partir de IMP

NH NO

O

H HH

P —OCH2

H

NH

N N

OH OHH

Inosina 5’ monofosfato (IMP)

Aspartato+ GTP GDP Pi

Adenosil succinato SintasaIMP DH

NAD+ +O + GTP GDP + Pi

-OOC-CH2-CH-COO-

NHAdenilo-Succinato

NH NXantilato(XMP)

H2ONADH+ H+

NH

N

NNH

O

O

GMP Sintetasa = XMP-Gln amido

Glutamina + ATP

SuccinatoN N

OP

(XMP)OP

transferasa Glutamato+ AMP + PPi

NNH

OFumarato Adenilosuccinato

liasa

N

NH 2

O

H HH

P—OCH2

H

NNNH2

O

H H

P—OCH2

N

N N

N

[GTP+GDP+GMP] <<[ATP+ADP+AMP]

34

OH OH

Guanosina monofosfato, GMPAdenosina monofosfato, AMP

OH OHH H

[ ]

Regulación de la síntesis de nucleótidos de purina: inhibición por producto = retroinhibición y activación por PRPP

Ribosa-5-fosfatoPRPP sintetasa

--5-Fosforribosil-1-pirofosfato

sintetasa

Gln-PRPPamidotransferasa- +

5-Fosforribosilamina

l

-

IMP

Adenil-succinato. Sintetasa

IMP Dehidrogenasa --XMP

GMP AMP

IMP Dehidrogenasa

Adenilosuccinato

GMP

GDP

AMP

ADPAmidotransferasa

(inactiva)Amidotransferasa

(activa)GMP, AMP

PRPP

35

Interconversión de nucleótidos de purinaO

O

H HP—OCH2

NH

N N

N

Desaminación reductora

GMP reductasa IMP

H H

OH OHH H

AMP-desaminasa+

+NADP+

NH +

GTPAdenosilosuccinatoXMP

ATPNH4

+

+IMPDH AdSucc sintasa

NH4

NADPH AMPGMPATP

H2O

GDP

GTP

ADP

ATPO

N

NNH

O

NNH2

N

N

NH2

N

N

Ribosa-5-P P PRibosa-5-P P P

36

O O

Rutas de recuperación o salvamento de purinas

N H 2

NH

N NH

N NH

N NH

N

NH2

Hipoxantina Guanina

N

N NH

N

2

Adenina

OH H

H

O P PH

P—OCH2

Hipoxantina-Guanina

Hipoxantina Guanina

Adenosina

OH OH

O—P-PH

5-fosforribosil1-pirofosfato

pFosforribosil Transferasa

(HGPRT)fosforribosilTransferasa(APRT)

p

O O N H

Síndrome de Lesch-Nyhan

NH

N N

N

O

N

NNH

O

NNH2

P—OCH2OP—OCH

N

N N

N

N H 2

P OCHO

H H

OH OHH H

Inosina Monofosfato

O

H H

OH OHH

P—OCH2

H

Guanosina Monofosfato

O

H H

OH OHH

P—OCH2

H

Adenosina monofosfatoInosina Monofosfato(IMP)

Guanosina Monofosfato(GMP)

Adenosina monofosfato(AMP)

37

Síndrome de Lesch-Nyhan

• Descubierto por Lesch y Nyhan en 1964, gen aislado en 1985• Diversas mutaciones en el gen HGPRT, en el cromosoma X• 1/350.000 nacidos

R l• Retraso mental• Automutilación • Hiperuricemia disfunción renal grave

No hay consumo de PRPP por el enzima inactivo acúmulo de PRPP sobreactivación de la Gln-PRPP amidotransferasa exceso síntesis de AMP y GMP exceso de urico disfunción renal por depósitos de urato cálcico

38

Degradación de nucleótidos de purina

AMP

N

NH2

N

N

N

NNH

O

GMP

AMP N N

Ribosa5P

Pi 5’ nucleotidasaNNNH2

Ribosa 5P

P5’ nucleotidasa

Adenosina

NH4+

Adenosina deaminasa

GuanosinaPi

RibosaPurin nucleosido

Fosforilasa =Nucleosidasa O

Inosina

RibosaPurin nucleosidoFosforilasa =Nucleosidasa

NN

OHGuaninaNucleosidasa

XantinaOxidasa (Mo)

NH

N NH

N

O

Guaninad i

Xantina (forma enol)

NHNOH

O2

H2O2

Hipoxantina(forma ceto)

deaminasa

Xantina oxidasa (Mo)

N

OH

O2

H2O2

NN

O

O-Espontáneoa pH > 7

NH

NN

NOH

OH ACIDO URICONHN

URATOO

a pH > 7

39

DEFICIENCIA EN ADENOSINA DEAMINASA

40

La gota responde al tratamiento con alopurinolg p p

O O

NH

N NH

N

O

NH

N NH

N

NN

OHHipoxantinaAlopurinol

H H

Xantina oxidasaNH

N

NOH

OH

d úAcido úrico

41

Ribosa-5-P

PRPP

NH

N N

NORUTA DE

SINTESIS DE NOVODE PURINAS N

Ribosa-5-PIMP

DE

AMP GMP

DNA, RNAATP, etc

GMPAMPRUTA DERECUPERACIÓN

Xantina

IMP

Hipoxantina

RECUPERACIÓNDE PURINAS

42 UricoEXCRECION

Síntesis de novo de nucleótidos de pirimidina:origen de los átomos del anillo

A

AspartatoGlutamina

N

C

C

C

C

HCO3-

N1

6C

• Se sintetiza primero una base (orotato) y luego se le une la ribosa para dar un nucleósido monofosfato (OMP)

Glutamina + CO2 + 2ATP Carbamilfosfato Orotato OMP UMP CTP

43

Síntesis de novo de nucleótidos de pirimidina:Trabajo PersonalTrabajo Personal

• Escribir las estructuras y enzimas de la ruta de biosíntesis de novo de nucleótidos de i i idi d d C b il f f t CTPpirimidinas desde Carbamil-fosfato a CTP

Gln + HCO3- + 2 ATP Carbamil-fosfato 1 2 3 OMP UMP 7 8 CTP

• Indicar qué actividades enzimáticas residen en proteínas multienzimáticas en células humanashumanas

• Indicar la regulación alostérica más importantes de la ruta (dos enzimas reguladas)• Indicar qué enzima tiene el gen mutado en una enfermedad congénita de esta ruta, la

aciduria orótica

El trabajo es individual y voluntarioSe dibuja en dos hojas DINA4 unidas con adhesivoSi es correcto y está bien presentado supondrá 0.2 puntos de la notal final.Si tiene algún error leve o está incompleto o mal presentado, valdrá 0.1 puntosSi ti l dSi tiene errores, no vale nada

El plazo de entrega es hasta el viernes 22 de enero a las 13 h

44

Síntesis de timidilato (dTMP) a partir del dUMP

OO

NH

NO

O

OP—OCH2

CH3

P OCH

NH

NO

O

O

H H

OH HH

P OCH2

H

Desoxitimidina Monofosfato

O

H H

OH HH

P—OCH2

H

Deoxiuridina Monofosfato

UDP dUDP

Desoxitimidina MonofosfatodTMPTimidilato

Sintasa

Deoxiuridina MonofosfatodUMP

dUTP

CH2

H

NH

CH2

N

NH

CH2

NH

N

NH

DHF

NADPH + H+

GlicinaS i hid i til Dihidrofolato PLP

N5,N10-Metilen-THFH H

(Dihidrofolato)

NADP+Serina

Serina hidroximetiltransferasa

Dihidrofolato reductasa

PLP

NH

NH

CH2

H

N

5

10

COO-

HC NH3+

CH2OH

45

THF(Tetrahidrofolato)

HCH2OH

Dihidrofolato reductasa como diana antibacteriana y antitumoral

CH2CH2

H

HN

NHNADPH + H+

5N

NH

2

NH

NH

H10

Dihidrofolato TetrahidrofolatoDihidrofolatoreductasa

NADP*

10NH

COOH

5

Acido p-aminobenzoicoPABA

NH2SO2-

NH

NH2SO2

Sulfanilamida(ANTIBIOTICO)

Metotrexato, Ametopterina4-amino-10-metilfolato(ANTITUMORAL)

Trimetoprim(ANTIBIOTICO)

Dihidropteroatoi t t

10

N

NH

NH

NH2

NH NH

O

O

NH

COOH

COOH

sintetasa

Folato

Pteridina P- aminobenzoato Glutamato

O

Tetrahidrofolato

46

Folato

Rutas de recuperación o salvamento de pirimidinas

Citosina Uracilo

Pirimidina Rib 1 f f t

Timina

nucleosidofosoforilasa

Ribosa-1-fosfato

PidRibosa-1-fosfato

PiPirimidinanucleosido

f f ilCitidinaUridina Desoxi

timidina

fosoforilasa

Uridina-citidina

i Deoxitimidina

ATPADP

quinasaATP

ADP

Deoxitimidinaquinasa

dTMP

CMP UMP

ADP ADP

47

M UM

Degradación de nucleótidos de pirimidina

Citidina Desoxitimidina

NH

NO

OUridina

NH

NO

OCH3

NOH

Uracilo

NOH

Timina

NADP+ NADP+

CO2 + NH4+

H3N+-CH2β-Alanina β -Aminoisobutirato

CO2 + NH4+

H N+ CHH3N -CH2

CH2-COO-

β lan na

CO2

β Aminoisobutirato H3N+-CH2

CH3- CH2-COO-

ORINAAcetil -CoA

Metilmalonato

48

Síntesis de deoxiribonucleótidos

Ribonucleótido reductasa

ADPGDPCDP

dADPdGDPdCDP

NADPH NADP+

(Nucleósido-5’-difosfato.reductasa)

OOCH2BASEPP

OOCH2BASEPPHOH

UDP dUDP

O

H H

OH OHH H

O

H H

OH HH

2

H

PP

R1 SH R1SNDP dNDPR1 SH

SHR1

S

ND dNDP

Ribonucleótido reductasa

Tiorredoxina

Tiorredoxina Tiorredoxina SH

SH

S

S

NADP+

Tiorredoxina reductasa

NADPH + H+

49

Interconversión entre nucleótidos monofosfato y difosfato

ATP + AMP ADP+ ADP Adenilato quinasa

ATP + NMP Nucleósido monofosfato quinasas ( )

ADP + NDP(AMP quinasa, GMP quinasa, etc)

(específicas para la base, inespecíficas para el azúcar)ATP + dNMP ADP + dNDP

NTP NDP

Nucleósido difosfato (NDP) quinasa(inespecífica para base y azúcar)

NDP + NTPNTPD + NDPA NDPD + NTPA

UDP UTP

ATP ADP ATP ADP

UMP Q i s NDP Q i sUMP

Gln ADP + Pi

CTP

50

UMP Quinasa NDP QuinasaGlu