Purinesynthese

Met de hulp van Purinesynthese alle levende wezens produceren purines. Purine is een bestanddeel van de DNA-basen guanine en adenine evenals de belangrijke energiedrager ATP.

Wat is purinesynthese?

Met behulp van purinesynthese produceren alle levende wezens purines. Purine is een bestanddeel van de DNA-basen guanine en adenine evenals de belangrijke energiedrager ATP.

De purinesynthese is een biochemisch proces, aan het einde waarvan purines worden gevormd. Purines zijn organische verbindingen die in alle levende wezens voorkomen. Purines worden gemaakt van de grondstof α-D-ribose-5-fosfaat. De menselijke cel zet de stof in verschillende stappen om. Enzymen katalyseren dit proces en helpen bij de omzetting van het ene tussenproduct in het volgende.

Ten eerste zet een enzym het α-D-ribose-5-fosfaat om in α-D-5-fosforibosyl-1-pyrofosfaat (PRPP) door het molecuul uit te zetten. Dit wordt gevolgd door de omzetting van PRPP en glutamine in 5-fosforibosylamine en glutamaat. Dan kan het lichaam de stoffen niet meer gebruiken voor de synthese van andere producten, maar alleen voor de purinesynthese.

Door de toevoeging van glycine ontstaat een glycineamide-ribonucleotide, dat een enzym omzet in een formylglycineamide-ribonucleotide en het vervolgens omzet in fosforibosylformylglycineamidine en glutaminezuur. De tussenproducten 5-aminoimidazol ribonucleotide, 5-aminoimodazol-4-carboxylatribonucleotide, SAICAR, AICAR en FAICAR produceren uiteindelijk inosine monofosfaat (IMP). De cellen kunnen IMP direct gebruiken om adenosine, guanine en xanthosine te produceren.

Purines bestaan ​​niet als vrije moleculen, maar zijn altijd gekoppeld aan andere moleculen in de vorm van nucleotiden. Het voltooide purinemolecuul bestaat uit kooldioxide, glycine, tweemaal 10-formyltetrahydrofoliumzuur, glutamine en asparaginezuur.

Functie en taak

Een deel van de genetische informatie die is opgeslagen in deoxyribonucleïnezuur (DNA) bestaat uit purines. Het DNA bestaat uit bouwstenen, de nucleotiden. Deze zijn samengesteld uit een suikermolecuul (deoxyribose), een fosforzuur en een van de vier basen. De basen adenine en guanine zijn purinebasen: hun basisstructuur is een purine waaraan andere moleculen binden.

Bovendien is purine een bestanddeel van adenosinetrifosfaat (ATP). Dit is de primaire energiebron in het menselijk organisme. Energie wordt chemisch opgeslagen in de vorm van ATP en is beschikbaar voor tal van taken. De spieren gebruiken de ATP voor beweging, evenals sommige syntheseprocessen en andere processen. In de spieren heeft ATP ook de werking van een weekmaker: het zorgt ervoor dat de filamenten van de spieren van elkaar kunnen scheiden. Het ontbreken van ATP na overlijden leidt daarom tot rigor mortis.

Om de gebonden energie vrij te maken, splitsen cellen en organellen het ATP op in adenosinedifosfaat en adenosinemonofosfaat. De splitsing geeft ongeveer 32 kJ / mol vrij. Bovendien wordt ATP gebruikt om signalen te verzenden. Binnen cellen heeft het een functie bij het reguleren van het metabolisme. Het dient bijvoorbeeld als cosubstraat van kinasen, waartoe ook het door insuline gestimuleerde proteïnekinase behoort, dat een rol speelt in verband met bloedsuiker. Buiten de cellen werkt ATP als een agonist op purinerge receptoren en helpt het signalen naar zenuwcellen over te brengen. ATP komt onder meer voor bij signaaloverdracht in de context van bloedstroomregulatie en de ontstekingsreactie.

Ziekten en aandoeningen

Purinesynthese is een complex biochemisch proces waarin gemakkelijk fouten kunnen optreden. Om purine te laten ontstaan, moeten gespecialiseerde enzymen de verschillende stoffen geleidelijk omzetten. Mutaties kunnen betekenen dat deze enzymen niet goed gecodeerd zijn. Het genetisch materiaal bevat informatie over hoe de cellen de enzymen moeten synthetiseren. Enzymen bestaan ​​uit eiwitten, die op hun beurt weer bestaan ​​uit lange ketens van aminozuren. Elk aminozuur moet op de juiste plaats zitten om het enzym in de juiste vorm te hebben en goed te laten functioneren.

Fouten kunnen niet alleen optreden bij de productie van de enzymen, maar ook in de genetische code.Mutaties zorgen ervoor dat de opgeslagen informatie leidt tot defecte of onvolledige aminozuurketens. Dergelijke mutaties kunnen ook de enzymen beïnvloeden die betrokken zijn bij de purinesynthese. De ziekten die hieruit voortvloeien vallen in de categorie stofwisselingsziekten en zijn erfelijk.

Een mutatie in het PRPS1-gen veroorzaakt bijvoorbeeld een verstoring van de purinesynthese. PRPS1 codeert voor het enzym ribosefosfaatdifosfokinase. Door de mutatie wordt het enzym te actief. Door verschillende processen verhoogt deze overactiviteit het risico op jicht. Jicht (uricopathie) is een intermitterende ziekte. Chronische jicht ontwikkelt zich na verschillende acute uitbraken. De ziekte vernietigt de gewrichten; De veranderingen in handen en voeten zijn vaak bijzonder duidelijk zichtbaar. Pijn in de gewrichten, ontsteking en koorts zijn ook symptomen van jicht. Bovendien kunnen vervormingen van de gewrichten, verminderde prestaties, nierstenen en nierfalen zich op de lange termijn manifesteren.

Een defecte purinesynthese kan zich echter niet alleen manifesteren in jicht. Een andere mutatie in het PRPS1-gen veroorzaakt een afname van de activiteit van het enzym ribosefosfaatdifosfokinase. Als gevolg hiervan treedt het Rosenberg-Chutorian-syndroom op. Deze mutatie is ook een mogelijke oorzaak van een bepaalde vorm van doofheid.

Andere genen coderen ook voor de enzymen die betrokken zijn bij de purinesynthese. Het ADSL-gen is er ook een van. Mutaties in het ADSL-gen leiden tot adenylosuccinaatlyasedeficiëntie. Dit tekort is een zeldzame erfelijke ziekte en wordt overgeërfd als een autosomaal recessieve eigenschap. De ziekte manifesteert zich bij pasgeborenen, maar kan ook alleen in de kindertijd voorkomen. De ziekte is nogal niet-specifiek, bijvoorbeeld bij een verstandelijke beperking, epilepsie en gedragsstoornissen die vergelijkbaar zijn met autisme.

Mutaties in het ATIC-gen kunnen ook de purinesynthese verstoren. Dit deel van de genetische informatie codeert voor het bifunctionele purinesynthese-eiwit, dat leidt tot de ontwikkeling van AICA-ribosidurie. De literatuur documenteert slechts één geval van verminderde intelligentie, aangeboren blindheid en veranderingen in de vorm van de knieën, ellebogen en schouders.