ПУРИНОВЫЙ ОБМЕН

ПУРИНОВЫЙ ОБМЕН — совокупность процессов синтеза и распада пуриновых нуклеотидов, входящих наряду с пиримидиновыми нуклеотидами в состав нуклеиновых кислот. Нарушение процессов синтеза пуриновых нуклеотидов приводит к нарушению синтеза нуклеиновых кислот (см.). В случае ингибирования синтеза пуриновых нуклеотидов наблюдается замедление или даже полная остановка роста тканей. При нарушении процессов катаболизма пуриновых нуклеотидов в организме накапливаются промежуточные продукты их распада, что может привести к развитию различных заболеваний (см. Подагра, Мочекислый диатез) . Генетически обусловленные нарушения П. о. являются причиной тяжелых наследственных болезней.

Синтез пуриновых нуклеотидов начинается с синтеза 5-рибозилфосфата, который фосфорилируется в 5-фосфорибозилпирофосфат; последний, акцептируя гамма-аминогруппу глутамина, превращается в 5-фосфорибозил-1-амин. Это соединение, реагируя с глицином, образует глицинамидри бонуклеотид — вещество нуклеотидной природы. При взаимодействии глицинамидрибонуклеотида с N5-, N10-метенилтетрагидрофолиевой к-той образуется формилглицинамидрибонуклеотид, а в последующей реакции с глутамином — формилглицинамидинрибонуклеотид. На следующей стадии синтеза происходит замыкание имидазольного кольца (см. Имидазол) и формируется имидазолсодержащее соединение — 5-аминоимидазолрибонуклеотид. При карбоксилировании этого соединения образуется рибонуклеотид 5-аминоимидазол-4-карбоновой к-ты, который в результате двух последовательных реакций превращается в соответствующий амид-5-аминоимидазол-4-сукцинокарбоксамид-рибонуклеотид. Завершается построение пуринового кольца реакцией с N10-формилтетрагидрофолиевой к-той, формильная группа к-рой присоединяется к 5-аминогруппе 5-аминоимидазол-4-сукцинокарбоксамид-рибонуклеотида. Полученный нуклеотид представляет собой инозиновую к-ту (инозин-5'-монофосфат; ИМФ), к-рая является предшественником всех пуриновых нуклеотидов. На следующем этапе синтеза происходит преобразование инозиновой к-ты в аденозинтрифосфорную и в гуанозинтрифосфорную к-ты, которые используются для синтеза РНК (см. Рибонуклеиновые кислоты), или в соответствующие дезоксирибонуклеотиды (см. Дезоксирибонуклеиновые кислоты).

В результате экспериментов с использованием предшественников пуриновых нуклеотидов, меченных 14С, было установлено происхождение отдельных атомов пуриновых колец: 4-й и 5-й атомы углерода принадлежали глицину, 6-й атом — углекислоте, 2-й и 8-й атомы углерода — формиату; атом азота в 7-м положении происходит из глицина, атомы азота в 3-м и 9-м положениях — из глутамина и в 1-м положении — из аспартата. Из аспартата образуется и 6-аминогруппа аденина.

Аденозинмонофосфорная к-та образуется из инозиновой к-ты и аминогруппы аспартата в результате двухстадийной реакции. Образование гуанозинмонофосфата (ГМФ) из АМФ также протекает в две стадии. Путем последовательного фосфорилирования киназами оба пуриновых мононуклеотида (АМФ и ГМФ) превращаются в нуклеозидди-, а затем в нуклеозидтрифосфаты. Дезоксирибонуклеотиды образуются из соответствующих рибонуклеотидов путем восстановления рибозы (см.), входящей в состав рибонуклеотидов.

Пуриновые рибонуклеотиды могут также синтезироваться из готовых пуринов. Этот процесс происходит с участием пуриннуклеозидфосфорилаз (КФ 2.4.2.1). В их присутствии аденин, гипоксантин или гуанин взаимодействуют с 5'-фосфорибозилпирофосфатом, вследствие чего образуются соответственно АМФ, инозинмонофосфат или ГМФ и освобождается пирофосфат. Таким же образом лекарственные средства — 6-меркаптопурин и азатиоприн (имуран) — превращаются в соответствующие нуклеотиды, которые ингибируют первый фермент биосинтеза пуринов амидофосфорибозилтрансферазу (КФ 2.4.2.14), препятствуя т. о. дальнейшему биосинтезу пуринов. Эти соединения выступают в качестве типичных антиметаболитов (см.) и используются как цитостатические иммунодепрессивные средства.

Свободный аденин и аденин, входящий в состав нуклеотидов, дезаминируются, превращаясь в гипоксантин (см.) и далее — в ксантин (см.). Гуанин при дезаминировании переходит в ксантин, который превращается в мочевую кислоту (см.). У человека и приматов мочевая к-та является конечным продуктом пуринового обмена и выводится с мочой.

У большинства млекопитающих под действием фермента уриказы (КФ 1.7.3.3) мочевая к-та окисляется в аллантоин. У рыб и земноводных аллантоин под действием аллантоиназы (КФ 3.5.2.5) превращается в аллантоиновую к-ту, к-рая затем разрушается до мочевины и глиоксиловой к-ты.

Обратимое превращение пуриновых нуклеотидов происходит при интенсивной мышечной работе или травме. Образующийся в мышце АМФ дезаминируется, превращаясь в ИМФ. Путем взаимодействия с ас-партатом ИМФ переходит в аденилосукцинат и далее — вновь в АМФ. Родственный цикл включает гидролиз АМФ до аденина и превращение последнего в инозин под действием адениндезаминазы. Инозин гидролизуется до гипоксантина, который превращается в ИМФ, а затем в АМФ. Физиологический смысл этого цикла пока не ясен, но адениндезаминаза все больше привлекает к себе внимание исследователей, поскольку у людей с тяжелым иммунодефицитом (см. Иммунологическая недостаточность) , сопровождающимся резким снижением количества лейкоцитов, отмечают недостаточность этого фермента.

К заболеваниям, вызванным нарушениями катаболизма пуринов, относят подагру и синдром Леша — Найхана. В обоих случаях в организме образуется избыточное количество мочевой к-ты, причем при синдроме Леша — Найхана найдено то звено в цепи П. о., к-рое является причиной развития заболевания. Это — наследственная недостаточность фермента гипоксантин (гуанин) — фосфорибозилтрансферазы. При этом заболевании свободные пурины вместо их повторного использования окисляются до мочевой к-ты, к-рая в виде кристаллов откладывается в тканях, вызывая в них воспалительные и дистрофические изменения. Дети с синдромом Леша — Найхана отличаются умственной и психической отсталостью, задержкой физического развития.

Обмен пуриновых нуклеотидов исследуют обычно с использованием соединений, меченных радиоактивными изотопами, или с помощью определения активности ферментов, участвующих в превращении пуриновых оснований (см.).


Библиография: Дэвидсон Дж. Биохимия нуклеиновых кислот, пер. с англ., М., 1976; Me ц л ер Д. Биохимия, пер. с англ., т. 3, М., 1980; Микельсон А. М. Химия нуклеозидов и нуклеотидов, пер. с англ., М., 1966; Органическая химия нуклеиновых кислот, под ред. Н. К. Кочеткова и Э. И. Будовского, М., 1970.


Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание