19. Metabolismus nukleových kyselin



Základní reakcí katabolismu nukleových kyselin je hydrolýza fosfodiesterových vazeb. Odpovídající
enzymy patří do skupiny hydroláz, podskupiny fosfodiesteráz (3.1.4). Podle typu substrátu je dělíme
DNasy a RNasy, podle výskytu na extra- a intracelulární. První z nich nacházíme v trávicím traktu
(duodenální šťávě), kde se podílí na hydrolýze NK v potravě.  Druhé hrají významnou roli
v metabolismu NK uvnitř buňky a jejich účinek bude popsán sumárně v kapitole o proteosyntéze, s níž
je těsně spjat.


V této části se zaměříme především na metabolismus v nízkomolekulární úrovni stavebních kamenů
nukleových kyselin. Z nich jsou typickými součástmi purinové a pyrimidinové báze, zatímco cukerná
část spadá do metabolismu sacharidů.




Syntéza purinových a pyrimidinových bazí




Obě syntézy jsou schematicky znázorněny na následujících schematech, první ilustruje původ
jednotlivých součástí syntetizovaných bazí, druhý pak podává souhrn reakcí vedoucí k jednotlivým
nukleotidům.





Přehled dílčích reakcí syntézy purinových a pyrimidinových bazí




Pyrimidinové báze vznikají reakcí (ATC – aspartát transkarbamoylasa) kyseliny asparagové a
makroergické sloučeniny karbamoylfosfátu. Jeho tvorba byla popsána u močovinového cyklu, zde vzniká
analogicky, ovšem enzym je jiný (karbamoylsyntetasa II) a zdrojem aminoskupiny je Gln. Vzniklá
kyselina dihydroorotová po dehydrogenaci reaguje s fosforibosylfosfátem za tvorby
orotidin-5´-fosfátu, jenž dekarboxyluje na UMP. Ten je pak přeměňován na další nukleotidy – CMP a
TMP.





Syntéza purinových bazí spočívá v řadě reakcí začínajících tvorbou fosforibosylaminu
z fosforibosyldifosfátu. Na něj se váže aminokyselina glycin a pak postupně jednouhlíkaté a
dusíkaté fragmenty až do vytvoření báze hypoxantinu vázaného ve formě nukleotidu jako
inosinmonofosfát. Z něj pak vznikjí AMP a GMP, vlastní nukleotidy účastnící se výstavby nukleových
kyselin.

Podrobný popis jednotlivých kroků podává schema níže.






Za pozornost stojí účast THF, jehož antimetabolit metotrexat je užíván k léčbě některých typů
nádorových onemocnění.







Odbourání



Pyrimidinové báze se odbourávají zvratem syntézy, některé kroky však nejsou zcela vratné. Tak
dekarboxylace je posunuta ve směru produktu a pro její zvrat by bylo nutno dodat energii. Proto se
odbouráním místo aspartátu tvoří β-alanin. Rovněž místo karbamoylfosfátu vznikají jeho
nízkoenergetické součásti – CO[2] a NH[3].


Purinové báze se odbourávají zprvu jako nukleotidy, pak jako deriváty bazí. reakční schema je
uvedeno níže. Hlavním produktem je kyselina močová, u některých živočichů vzniká alantoin. Produkce
kyseliny močové může způsobovat problémy. Pro svou malou rozpustnost se obtížně vylučuje ledvinami
a může se ukládat ve formě močových konkrementů, příp. se její krystalky ukládají v kloubech –
nemoc podagra čili dna.



Schema odbourání purinových bazí (zjednodušené)




Kompletní schema odbourání purinových bazí