PÜRİN PİRİMİDİN METABOLİZMASI Prof. Dr. Levent Kayrın Çukurova Üniversitesi Tıp Fak. tıbbi Biyokimya Anabilim Dalı

Pürin ve Pirimidinlerin Görevleri 1-Nükleik Asitlerin yapı taşlarındandır. (DNA, RNA) 2-Hücrede Kimyasal Enerjiyi taşırlar. (ATP (birçok tepkimede), UTP (glikoz ve galaktoz un aktivasyonunda), GTP (protein sentezinde), CTP (lipit metabolizmasında)) 3-Enzimlere ait birçok kofaktörün yapısal bileşeni içinde yer alır (AMP, NADH yapısı içinde yer alır). 4-Hücresel haberleşme ve fonksiyonlarını düzenlemede rol alırlar. (Adenosin hormon benzeri, G proteinleri hücresel olayı kontrol gibi) 5-Çeşitli biyosentezlerde aktive edilmiş metabolitlerin taşıyıcısı olarak görev yaparlar. (Nükleosid difosfat şeker gibi)

Pürin Guanin Adenin Pirimidin Timin Ürasil Sitosin

Pürin veya Pirimidin bazı Fosfat Pentoz

NÜKLEİK ASİTLERİN DEOKSİRİBONÜKLEOTİTLERİ Deoksiguanilat (deoksiguanosin 5’-monofosfat Deoksitimidilat (deoksitimidin 5’-monofosfat Deoksisitidilat (deoksisitidin 5’-monofosfat Nükleotit Deoksiadenilat (deoksiadenosine 5’-monofosfat Sembol A, dA, dAMP G, dG, dGMP T, dT, dTMP C, dC, dCMP Nükleosit Deoksiadenosin Deoksiguanosin Deoksitimidin Deoksisitidin

NÜKLEİK ASİTLERİN RİBONÜKLEOTİTLERİ Guanilat (deoksiguanosin 5’-monofosfat Adenilat adenosine 5’-monofosfat Üridilat (üridin 5’-monofosfat Sitidilat sitidin 5’-monofosfat Nükleotit Sembol A, AMP G, GMP U, UMP C, CMP Nükleosit Adenosin Guanosin Üridin Sitidin

Fosfodiester bağı

Pürinlerin Sentezi

Glutamine ait amid grubunun N’si CO2 Glisin Aspartat 7 1 6 5 Format 8 2 3 9 4 Format Glutamine ait amid grubunun N’si

Glutamin Glutamat PPi 5-fosforibosil 1-pirofosfat (PRPP) Glutamin PRPP amidotransferaz Glutamat PPi Figure 22-31-01 5-fosfo-β-D-ribosilamin

Glisin ATP ADP+ Pi 5-fosfo-β-D-ribosilamin Fosforibozilamit sentetaz ATP ADP+ Pi Glisinamit ribonükleotit (GAR)

N10-formil H4 folat H4 folat Glisinamid ribonükleotit (GAR) Fosforibosilglisinamitformiltransferaz N10-formil H4 folat H4 folat Formilglisinamid ribonükleotit (FGAR)

Glutamin Glutamat ATP ADP + Pi Formilglisinamid ribonükleotit (FGAR) Fosforibosil-formilglisinamit sentetaz ATP ADP + Pi Formilglisinamidin ribonükleotit (FGAM)

ATP ADP + Pi H2O Formilglisinamidin ribonükleotit (FGAM) Fosforibozil-aminoimidazol sentetaz ADP + Pi H2O 5-Aminoimidazol ribonükleotit (AIR)

N5-Karboksiaminoimidazol ribonükleotit (N5-CAİR) HCO3- Fosforibosilaminoimidazol karboksilaz ATP ADP + Pi N5-Karboksiaminoimidazol ribonükleotit (N5-CAİR)

N5-Karboksiaminoimidazol ribonükleotit (N5-CAİR) Mutaz 5-Amino-4-karboksiamino-imidazol ribonükleotit

Aspartat ATP ADP + Pi 5-Amino-4-karboksiamino-imidazol ribonükleotit Fosforibozil-aminoamidazol süksinkarboksamid sentetaz ATP ADP + Pi N-süksinilo-5-aminoimidazol-4-karboksiamid ribonükleotit (SAİCAR)

N-süksinilo-5-aminoimidazol-4-karboksiamid ribonükleotitr (SAİCAR) Adenilsüksinat liyaz Fumarat 5-Amidoimidazol-4-karboksiamid ribonükleotit (AİCAR)

N10-formil H4 folat H4 folat N-süksinilo-5-aminoimidazol-4 -karboksiamid ribonükleotit (SAİCAR) N10-formil H4 folat Fosforibozikl-aminoimidazol karboksamit formiltransferaz H4 folat N-Formilaminoimidazol-4-karboksiamide ribonükleotit (FAİCAR)

H2O N-Formilaminoimidazol-4-karboksiamide ribonükleotid (FAİCAR) IMP siklohidrolaz H2O İnosinat (IMP)

Fümarat GDP + Pi GTP Aspartat Adenilat (AMP) Adenilosüksinat Adenilsüksinat liyaz Fümarat GDP + Pi GTP Aspartat Adenilat (AMP) Adenilosüksinat Adenilsüksinat sentetaz İnosinat (IMP) H2O NAD+ NADH + H+ AMP + PPi Gln Glu ATP IMP dehidrogenaz H2O XMP-glutamin amidotransferaz Guanilat (GMP) Ksantilat (XMP)

Riboz 5-fosfat

Pirimidinlerin Sentezi

Karbamoil fosfat Aspartat

HCO-3 (CO2) 2ADP H2N-C-OPO-23 װ O Karbamoil fosfat Glutamin Glutamat Hayvanlarda üre sentezi için gerekli olan karbamoil fosfat mitokondride Karbamoil fosfat sentetaz I aracığıyla yapılırken, pirimidin biyosentezi için gerekli olan karbamoil fosfat sitoplazmada bulunan ve farklı bir enzim olan Karbamoil fosfat sentetaz II aracığıyla yapılır. Glutamin Karbamoil fosfat sentetaz Glutamat 2ATP 2ADP H2N-C-OPO-23 װ O Karbamoil fosfat

Aspartat Karbamoil fosfat Pi N-Karbamoil aspartat Aspartat transkarbomoilaz Pi N-Karbamoil aspartat

N-Karbamoil aspartat Dihidroorotaz H2O L-Dihidrooratat

Dihidrorotat dehidrogenaz L-Dihidrooratat Dihidrorotat dehidrogenaz NAD+ NADH + H+ Orotat

Orotat PRPP Orotat fosforibosiltransferaz PPi Orotidilat

Orotidilat Orodilat dekarboksilaz CO2 Üridilat (UMP)

Üridilat (UMP) Kinaz 2 ATP 2 ADP Üridin 5’- trifosfat (UTP)

Üridin 5’- trifosfat (UTP) Gln Sitidilat sentetaz Glu ATP ADP + Pi Sitidin 5’- trifosfat (CTP)

Normal aktivite (-CTP) CTP + ATP CTP Km= 12 mM Km = 23 mM

dNDP NDP Ribonükleotit redüktaz Ribonükleotit redüktaz Glutaredoksin Tiyoredoksin Tiyoredoksin Glutaredoksin redüktaz Tiyoredoksin redüktaz GSSG 2GSH FAD FADH2 Glutatyon redüktaz NADPH + H+ NADP+ NADPH + H+ NADP+

Allosterik efektörler Regüle edici yerler Allosterik efektörler Substrat özgüllüğü taşıyan yer ATP, dATP dGTP, dTTP Temel düzenleyici yer R1 alt birim R1 alt birim ATP, dATP Substratlar Aktif yer ADP, CDP, UDP, GDP R2 altbirim

Figure 22-39

Tüm aktivite yerlerinde düzenleme Substrat özgüllüğü yerlerinde düzenleme Ürünler Ürünler Substratlar

Nükleozit difosfat kinaz dCTP CDP dCDP Ribonükleotid redüktaz Nükleozit difosfat kinaz deaminaz dUTP UDP dUDP dUTPaz dUMP Timidilat sentaz dTMP

N5, N10-metilen-tetrahidrofolat 7,8-dihidrofolat Timidilat sentaz N5, N10-metilen-tetrahidrofolat 7,8-dihidrofolat Glisin NADPH + H+ Serin hidroksimetil transferaz Dihidrofolat redüktaz PLP NADP+ Serin Tetrahidrofolat

Pürin Nükleotidlerin Katabolizması

Deaminaz Deaminaz Nükleotidaz Nükleotidaz Nükleotidaz Nükleotidaz Adenosin Deaminaz Deaminaz Pürin nükleotit fosforilaz Pürin nükleotit fosforilaz Ksantin oksidaz Deaminaz Deaminaz Ksantin oksidaz

Ksantin Guanin AMP IMP Hipoksantin Ürat Ürik asit Ksantin oksidaz

Primatlar, kuşlar, sürüngenler, haşereler Ürik asit Ürat oksidaz Çoğu memeliler Allantoin Allantoynaz Kemikli balıklar Allantoat Allantokaz Amfibiler, kıkırdaklı balıklar Üre Üreaz Deniz omurgasızları

Pirimidin Nükleotidlerin Katabolizması

Timin NADPH + H+ Dihidrourasil dehidrogenaz NADP+ Dihidrotimin

Dihidrotimin H2O Dihidropirimidinaz β-Üreydoizobütirat

H2O NH4+ + HCO3- β-Üreydoizobütirat β-Üreydopropiyonaz β-Aminoizobütirat

β-aminobütirat α-Ketoglutarat aminotransferaz Glutamat Metilmalonil-semialdehit

NÜKLEOTİDLERİN SALVAGE (KURTARMA) YOLU İLE ELDE EDİLMESİ

Adenin + PRPP ←1→ AMP + PPi Hipoksantin + PRPP ←2→ IMP + PPi Pürinler: Adenin + PRPP ←1→ AMP + PPi Hipoksantin + PRPP ←2→ IMP + PPi Guanin + PRPP ←2→ GMP + PPi 1→ Adenosin fosforibosiltransferaz 2→Hipokasantin-guanin fosforibosiltransferaz

NÜKLEOTİDLERİN SALVAGE (KURTARMA) YOLU İLE ELDE EDİLMESİ Pirimidinler: Urasil + riboz-1-fosfat ←1→ üridin + Pi Üridin + ATP ←2→ UMP + ADP 1→Üridin fosforilaz 2→Üridin kinaz Timin + Deoksiriboz-1-fosfat ←1→ Timidin + Pi Timidin + ATP ←2→ dTMP + ADP 1→Timin fosforilaz 2→timidin kinaz

Pürin Metabolizma Bozuklukları Gut: Serum ürat düzeyinin artışı ile karakterizedir.

Çok nedenli bir hastalık: -Kurtarma (Salvaj) yolunundaki bozukluk, HGPRT enziminin kısmen eksikliği (genetik kökenli). -Pürin De novo sentezinin artması, PRPP sentetaz enzim düzeyinin yükselmesi (Vmaks değerinin artması, enzimin geri beslemeli inhibisyona dirençli olması, enzimin riboz 5-fosfata olan ilgisinin artması yani Km değerinin azalması)(genetik). -PRPP amidotransferaz enziminin geri beslemeli inhibisyonunu kaybetmesi.

Allopürinol Hipoksantin (enol formu)

Lesch-Nyhan sendromu: -X bağlı resesif, x kromozomundaki HGPRT geninin eksikliğine bağlı enzim eksikliği hastalığı. ADA deaminaz eksikliği (SCID): -Otozomal resesif imündefaktif bir hastalık. PNP eksikliği: -Otozomal resesif, imündefektif bir hastalık.

Von Gierke hastalığı: -Glukoz 6-fosfataz eksikliği, pentoz fosfat yoluyla aktivitesi ve hücresel PRPP düzeyi artar.

Pirimidin Metabolizma Bozuklukları Orotik asidüri: -Orotat fosforibosiltransferas ve OMP dekarboksilaz Enziminin birlikte (Tip I) veya sadece OMP dekarboksilaz enziminin tek başına (TipII) eksikliğiyle oluşur. -Üre döngüsü enzimlerinden ornitin transkarbomoyilaz enzimi eksikliği

β-aminoisobütürik asidüri: -Transaminaz enzim eksikliği. İlaçla oluşturulmuş orotik asidüri: -OMP dekarboksilaz enzim eksikliği.

Azaserin Asivisin Glutamin

FdUMP Metotreksat Aminopterin Timidilat sentaz N5, N10-metilen-tetrahidrofolat 7,8-dihidrofolat Metotreksat Aminopterin Glisin NADPH + H+ Serin hidroksimetil transferaz Dihidrofolat redüktaz PLP NADP+ Serin Tetrahidrofolat