Concetti Chiave
- La regolazione della via purinica avviene principalmente attraverso la trasformazione del PRPP in 5-fosforibosilammina, catalizzata dall'enzima glutamina-PRPP ammidotrasferasi.
- La sintesi di SAICAR e AICAR coinvolge reazioni che richiedono ATP e l'uso del N¹⁰-formiltetraidrofolato come donatore di carbonio.
- Dall'IMP si può ottenere AMP o GMP, con una bilanciata produzione che dipende dai livelli di ATP e GTP utilizzati nei rispettivi processi.
- Il controllo della via purinica include inibizioni a feedback negativo, dove AMP e GMP bloccano le rispettive ramificazioni e la produzione di PRPP è inibita da ADP e GDP.
- Il consumo di energia è fondamentale in questo processo, poiché ATP e GTP sono utilizzati per la formazione di nucleotidi, influenzando la loro produzione in base alla disponibilità energetica.
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 si forma AICAR nella sintesi purinica?
- Qual è il ruolo di ATP e GTP nella produzione di AMP e GMP?
- Come avviene il controllo della via purinica?
La principale tappa di regolazione della via purinica è la formazione della 5-fosforibosilammina, catalizzata dalla glutamina-PRPP ammidotrasferasi, che è influenzata dalla presenza di glutammina e inibita dai prodotti finali IMP, AMP e GMP.
AICAR si forma attraverso l'enzima Adenilosuccinato liasi, che rimuove lo scheletro dell'aspartato da SAICAR, producendo AICAR e Fumarato, con l'aggiunta finale di un atomo di carbonio da N¹⁰-formiltetraidrofolato tramite l'enzima AICAR trasformilasi.
Nella produzione di AMP, si utilizza GTP, mentre nella produzione di GMP si utilizza ATP. Questo meccanismo bilancia la produzione di AMP e GMP in base ai livelli energetici cellulari.
Il controllo della via purinica avviene tramite feedback negativo, dove i prodotti finali IMP, AMP e GMP inibiscono la glutamina-PRPP ammidotrasferasi e le rispettive ramificazioni, mentre ADP e GDP inibiscono la produzione di PRPP, segnalando un'abbondanza di nucleotidi.
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