5 1.2.4 Biosynthese der Nukleotide - Medi

1.2.4 Biosynthese der Nukleotide
Synthese von PRPP
Synthese der Pyrimidin-Basen
Der erste Schritt zur Synthese der Nukleotide
ist die Bereitstellung der aktivierten Form der
Zucker. Hierzu liefert der Pentosephosphatweg
das α-D-Ribose-5-Phosphat, das nun ­atypisch
durch ATP phosphoryliert wird. Es entsteht
α-5-Phosphoribosyl-1-Pyrophosphat oder kurz
PRPP.
Der genaue Ablauf ist in der Vergangenheit im
Physikum nicht gefragt worden. Vielmehr fokussierten sich die Fragen auf einige Eckpunkte der Synthese (s. Abb. 7, S. 7 und Abb.
8, S. 8).
Wichtig zu wissen ist aber, dass die Zuckerkomponente – das PRPP – erst in der Mitte der
Synthese in die Reaktion eintritt, nachdem vorher der komplette Pyrimidin-Basenring synthetisiert wurde. Doch nun der Reihe nach:
Die Synthese der Pyrimidin-Basen erfolgt
schrittweise über das relevante Zwischenprodukt UMP (Uridinmonophosphat) und erzeugt als Endprodukt die beiden Nukleotide
CTP (Cytidintriphosphat) und dTMP (DesoxyThymidin­monophosphat).
Möchtest du die Synthese der Pyrimidin-Basen
verstehen, so beginnst du am besten bei der
Bildung der Ausgangsstoffe für diesen Syntheseweg. Als erstes wird die energiereiche Verbindung Carbamoylphosphat aus Hydrogencarbonat und Glutamin synthetisiert.
Diese Reaktion wird vom Enzym Carbamoylphosphat-Synthetase II katalysiert, das eine
energiereiche Säureanhydridbindung aufbaut.
Die Carbamoylphosphat-Synthetase II ist ein
ziemlich wichtiges Enzym, da im Examen gerne die dort ablaufenden Regulationsvorgänge gefragt werden: Es wird allosterisch aktiviert durch die aktivierte Form des Zuckers,
dem Phosphoribosyl-1-Pyrophosphat (PRPP).
Durch das Zwischenprodukt Uridintriphosphat
wird es allosterisch gehemmt.
Diese Reaktion läuft im Zytoplasma ab und unterscheidet sich von der Reaktion, die von der
mitochondrialen Carbamoylphosphat-Synthetase I im Harnstoffzyklus katalysiert wird.
Carbamoylphosphat reagiert zunächst mit Aspartat zu Carbamoylaspartat, dann weiter zu
Dihydroorotat und schließlich zum Orotat.
Erst jetzt tritt das PRPP in die Reaktion ein und
es entsteht das Nukleotid OMP (Orotidinmonophosphat). OMP wird zum relevanten Zwischenprodukt UMP (Uridinmonophosphat) decarboxyliert (CO2-Abspaltung, s. Abb. 7, S. 7).
Merke!
PRPP entsteht durch atypische Phosphorylierung
von α-D-Ribose-5-Phosphat am ersten Kohlenstoff-Atom (normalerweise am C5-Atom).
O
-O
P
O
CH2
OO
OH
HO
OH
D-Ribose-5-Phosphat
ATP
AMP
O
-O
P
O
CH2
atypische Phosphatanlagerung an C1
O-
O
O
O
HO
OH
P
O-
O
O
P
O-
O-
α -5-Phosphoribosyl-1-Pyrophosphat (PRPP)
Abb. 4: PRPP
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