การสังเคราะห์ ของ นิวคลีโอไทด์

นิวคลีโอไทด์ สามารถสังเคราะห์ได้ทั้ง ในห้องทดลอง อิน วิโทร (in vitro) และ ในสิ่งมีชีวิต อิน วิโว (in vivo) ในสิ่งมีชีวิต นิวคลีโอไทด์สามารถสังเคราะห์ จากการสร้างใหม่ (อังกฤษ :de novo) หรือ ใช้วิธีรีไซเคิลผ่าน salvage pathways[1] นิวคลีโอไทด์ มีโครงสร้างที่อดทนต่อการแตกตัวซึ่งเป็นประโยชน์ในการสามารถนำมาใช้ได้ใหม่ ในการสังเคราะห์ นิวคลีโอไทด์ตัวใหม่ การสังเคราะห์ในห้องทดลอง กลุ่มป้องกันอาจถูกนำมาใช้ nucleoside บริสุทธิ์ ถูกป้องกันเพื่อสร้าง phosphoramidite ซึ่งสามารถทดแทนสิ่งที่หาไม่ได้ในธรรมชาติ หรือ เพื่อ การสังเคราะห์ oligonucleotide

Pyrimidine ribonucleotides

การสังเคราะห์ UMP.
อธิบายสี เอ็นไซม์, โคเอ็นไซม์, ผลิตภัณฑ์ตั้งต้น, inorganic molecules

การสังเคราห์ Pyrimidine nucleotide เริ่มด้วยการสร้าง carbamoyl phosphate จาก glutamine และ CO2. ปฏิกิริยา cyclisation ระหว่าง carbamoyl phosphate ทำปฏิกิริยากับ aspartate ให้ orotate ในขั้นตอนย่อยๆ Orotate ทำปฏิกิริยากับ 5-phosphoribosyl α-diphosphate (PRPP) ให้ orotidine monophosphate (OMP) ซึ่งก็คือ decarboxylated เพื่อใช้สร้าง uridine monophosphate (UMP) ซึ่งมาจาก UMP ที่ pyrimidine nucleotide ตัวอื่นๆส่งต่อมา UMP เป็นตัว phosphorylated สำหรับ uridine triphosphate (UTP) ทำโดยผ่านปฏิกิริยากับ ATP 2 ขั้นตอน Cytidine monophosphate (CMP) ซึ่งได้รับมาจากการเปลี่ยน UTP ไปเป็น cytidine triphosphate (CTP) ด้วยปฏิกิริยาย่อยที่ทำให้เสีย 2 ฟอสเฟต[2][3]

Purine ribonucleotides

อะตอมที่ใช้สร้าง purine nucleotides ได้มาจากหลายๆแหล่ง

เป็นรูปแบบตั้งต้น biosynthetic ของ purine ring อะตอม

N1 เกิดมาจาก amine group ของ Asp
C2 และ C8 ได้รับมาจาก formate
N3 และ N9 ได้รับมาจาก amide group ของ Gln
C4 C5 และ N7 ได้รับมาจาก Gly
C6 มาจาก HCO3- (CO2)
การสังเคราะ IMP อธิบายสีต่างๆ เอ็นไซม์, โคเอ็นไซม์, ชื่อผลิตภัณฑ์ตั้งต้น, เมทัลไอออน, inorganic molecules

กระบวนการสังเคราะห์ใหม่ (อังกฤษ :de novo synthesis) ของ purine nucleotides ที่แสดงในรูปนี้ แสดงให้เห็น กระบวนการสร้าง purine ring กระทำโดย pathway 10 ขั้นตอน เพื่อเสริมกิ่งของ ผลิตภัณฑ์ระหว่างกลาง (intermediate) คือ IMP ซึ่งเป็น nucleotide ที่มีพื้นฐานจาก hypoxanthine สำหรับ AMP และ GMP เป็นกระบวนการย่อยของการสังเคราะห์ จากผลิตภัณฑ์ระหว่างกลาง ผ่าน pathway 2 ขั้นตอน ที่แยกออกจากกัน ดังนั้น purine moieties เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นต้นส่วนหนึ่งของ ribonucleotides นอกเหนือจาก free bases

เอ็นไซม์ 6 ชนิดที่เป็นส่วนหนึ่งของการสังเคราะห์ IMP synthesis 3 ตัวในจำนวนนี้มีการทำงานได้หลายแบบ

  • GART (ทำปฏิกิริยาที่ 2 3 และ 5)
  • PAICS (ทำปฏิกิริยาที่ 6 และ 7)
  • ATIC (ทำปฏิกิริยาที่ 9 และ 10)

ปฏิกิริยาที่ 1. เส้นทางเริ่มที่การสร้าง PRPP ซึ่ง PRPS1 คือ เอ็นไซม์ ที่พร้อมทำปฏิกิริยา R5P ซึ่งมีการจัดเรียงตัวเบื้องต้น โดย pentose phosphate pathway ไปเป็น PRPP โดยทำปฏิกิริยาซ้ำกับ ATP ปฏิกิริยานี้ไม่ปกติตรงที่ กลุ่ม pyrophosphoryl ซึ่งได้ส่งต่อมาจาก ATP ไปยัง C1 ใน R5P และทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ที่มี α configuration ใน C1 ในปฏิกิริยานี้ยังได้ใช้ร่วมกับ pathways สำหรับการสังเคราะห์ Trp His และ pyrimidine nucleotides โดยเหมือนกับเป็น metabolic crossroad หลักที่ต้องการพลังงานจำนวนมากในการทำปฏิกิริยาซ้ำ

ปฏิกิริยาที่ 2. ในปฏิกิริยาแรกมีจุดเด่นตรงที่เกี่ยวข้องกับ purine nucleotide biosynthesis ตัวเร่งปฏิกรยา PPAT ซึ่งทำการเปลี่ยนตำแหน่ง pyrophosphate group (PPi) ใน PRPP โดย amide nitrogen ใน Gln ปฏิกิริยาเกิดขึ้น โดยการย้อน configuration ของ ribose C1 ซึ่งทำได้โดยการสร้าง β-5-phosphorybosylamine (5-PRA) และ การจัดวาง anomeric เตรียมไว้สำหรับการสร้าง nucleotide ในอนาคต ปฏิกิริยานี้ขับเคลื่อนให้เสร็จสมบูรณ์ได้โดย การ hydrolysis ตามลำดับของการปลดปล่อย PPi ซึ่งเป็นเส้นทางขั้นตอนการสร้าง flux และใช้เป็นเหตุผลในการควบคุมกระบวนการด้วย