Concetti Chiave
- La glutammina spiazza il pirofosfato, formando la 5-fosforibosilammina, primo passo fondamentale nella regolazione della via purinica.
- La sintesi degli nucleotidi purinici prosegue con la formazione di SAICAR e AICAR, richiedendo ATP e il donatore di carbonio N¹⁰-formiltetraidrofolato.
- Da IMP, si può formare AMP o GMP, con reazioni che coinvolgono l'ossidazione da parte di IMP deidrogenasi e l'aggiunta di gruppi amminici.
- La via purinica è controllata da inibizione a feedback negativo dei nucleotidi finali, come IMP, AMP e GMP, sul primo enzima della via.
- Il bilanciamento della produzione di AMP e GMP è garantito dall'uso differenziale di ATP e GTP, in base alla disponibilità energetica.
Indice
Regolazione della via purinica
La glutammina spiazza il pirofosfato (PPi) e lascia un primo gruppo amminico (esce come glutammato), formando la 5-fosforibosilammina. Questa è la principale tappa di regolazione della via. Tramite l’enzima GAR-trasformilasi, viene aggiunto un gruppo carbonioso (gruppo formilico), formando FGAR (Formilglicinammide ribonucleotide). Il donatore di questo gruppo è il N¹⁰-formiltetraidrofolato. Tramite l’enzima FGAR-ammidotrasferasi, viene inserito un secondo gruppo azotato proveniente da un'altra molecola di glutammina, formando FGAM (Formilglicinammidina ribonucleotide). Anche qui è necessario il consumo di ATP per il trasferimento. Questa carbossilazione non utilizza biotina.
Sintesi di SAICAR e AICAR
Tramite l’enzima SAICAR sintetasi viene aggiunto un Aspartato intero, formando SAICAR (Succinilamminoimidazolo carbossammide ribonucleotide). Questa reazione richiede ATP. Tramite l’enzima Adenilosuccinato liasi, viene rimosso lo scheletro dell’aspartato sottoforma di Fumarato, lasciando l’atomo di azoto sull’anello, formando AICAR (Amminoimidazolo Carbossamide Ribonucleotide). Tramite l’enzima AICAR trasformilasi, viene aggiunto l'ultimo atomo di carbonio necessario, formando FAICAR (Formamminoimidazolo Carbossamide Ribonucleotide). Anche qui il donatore del carbonio è N¹⁰-formiltetraidrofolato.
10) L’enzima IMP sintasi fa una seconda deidratazione per chiudere anche questo anello a 6 atomi, formando l'IMP (Inosinato).
Produzione di AMP e GMP
A questo punto, dall’IMP abbiamo un bivio per formare AMP o GMP.
Verso l'AMP (Adenilato):nB) Verso il GMP (Guanilato)
- L’enzima IMP deidrogenasi, ossida l’IMP a XMP (Xantilato) usando NAD+.
- L’enzima XMP-glutammina ammidotrasferasi aggiunge un gruppo amminico dalla glutammina, ottenendo il GMP (guanilato). L’energia per questa reazione viene fornita dall'ATP, che si scinde in AMP+PPi. Nella produzione di AMP si usa GTP, mentre nella produzione di GMP si utilizza ATP: è un modo per bilanciare la produzione di AMP e GMP, se c’è tanto ATP è favorita la produzione GMP e viceversa.
Controllo e inibizione della via
La prima reazione specifica della via purinica è quella catalizzata dalla glutamina-PRPP ammidotrasferasi, che trasforma il PRPP in 5-fosforibosilammina. Questa è la principale tappa di controllo ed è inibita a feedback negativo dei prodotti finali IMP, AMP e GMP. Contemporaneamente, AMP e GMP inibiscono anche le proprie ramificazioni.
- Alti livelli di AMP inibisce a feedback negativo anche la sua ramificazione, bloccando l’enzima adenilosuccinato sintetasi.
- Allo stssso modo, anche io GMP inibisce l’enzima della sua ramificazione, l’IMP deidrogenasi.
In questo modo si accumula anche IMP, che va ad inibire il primo enzima della via, glutamina-PRPP ammidotrasferasi. Infine, ADP e GDP inibiscono la produzione di PRPP (enzima PRPP sintetasi), perché segnalano già un’abbondanza di nucleotidi e carenza energetica.
Domande da interrogazione
- Qual è la principale tappa di regolazione della via purinica?
- Come avviene la sintesi di AMP e GMP a partire dall'IMP?
- Quali meccanismi di controllo influenzano la via purinica?
La principale tappa di regolazione della via purinica è la trasformazione del PRPP in 5-fosforibosilammina, catalizzata dall'enzima glutamina-PRPP ammidotrasferasi, che è inibita a feedback negativo dai prodotti finali IMP, AMP e GMP.
Dall'IMP si può formare AMP tramite l'enzima adenilato, che utilizza GTP, oppure GMP tramite l'enzima IMP deidrogenasi, che ossida l'IMP a XMP e utilizza ATP per aggiungere un gruppo amminico, bilanciando così la produzione di entrambi i nucleotidi.
La via purinica è controllata da feedback negativo, dove alti livelli di AMP e GMP inibiscono le rispettive ramificazioni e la produzione di PRPP è inibita da ADP e GDP, segnalando un'abbondanza di nucleotidi e carenza energetica.
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