Катаболизм пуриновых нуклеотидов

Основные принципы распада пуринов

Катаболизм пуриновых нуклеотидов представляет собой многоступенчатый процесс, который глобально можно разделить на три типа биохимических реакций:

• Гидролиз — отщепление неорганического фосфата от исходного нуклеотида.
• Дезаминирование — удаление аминогруппы с выделением свободного аммиака.
• Окисление — введение кислорода в молекулу.

Интересно, что пути утилизации адениловых (АМФ) и гуаниловых (ГМФ) нуклеотидов начинаются по-разному, но в итоге сливаются в одной точке — на стадии образования ксантина.

Метаболический путь распада АМФ

Распад адениловых нуклеотидов включает несколько последовательных шагов, приводящих к образованию гипоксантина:

1. Сначала от АМФ гидролитически отщепляется фосфатный остаток. Эту реакцию дефофорилирования катализирует фермент нуклеотидаза (5'-нуклеотидаза). В результате образуется нуклеозид — аденозин.
2. Далее в работу включается аденозиндезаминаза. Она проводит дезаминирование аденозина, отщепляя молекулу аммиака. Продуктом этой реакции становится инозин.
3. На третьем этапе происходит разрушение N-гликозидной связи. Фермент пуриннуклеозидфосфорилаза осуществляет фосфоролитическое расщепление инозина с участием фосфорной кислоты. Рибоза удаляется в виде рибозо-1-фосфата, а от нуклеозида остается только азотистое основание — гипоксантин.

Метаболический путь распада ГМФ

Катаболизм гуаниловых нуклеотидов во многом аналогичен распаду АМФ, но имеет другой порядок реакций и специфические ферменты:

1. Как и в случае с АМФ, процесс начинается с работы нуклеотидазы, которая гидролитически отщепляет неорганический фосфат от ГМФ, превращая его в гуанозин.
2. Затем действует пуриннуклеозидфосфорилаза. Она отщепляет углеводный компонент (рибозу в виде рибозо-1-фосфата), высвобождая свободное азотистое основание — гуанин.
3. На финальном этапе этой ветки фермент гуаназа дезаминирует гуанин до ксантина — молекулы, на которой сходятся оба пути распада.

Общий этап окисления

После того как гипоксантин (из АМФ) и ксантин (из ГМФ) сформированы, наступает этап окисления. Главным действующим лицом здесь выступает фермент ксантиноксидаза, относящийся к классу оксидоредуктаз.

Этот фермент последовательно катализирует две реакции:

• Окисление гипоксантина до ксантина.
• Окисление ксантина до мочевой кислоты (происходит введение гидроксильной группы в C8-положение пуринового кольца).

Обе реакции протекают с обязательным участием молекулярного кислорода и воды. Побочным, но крайне важным продуктом этих окислительных процессов является пероксид водорода.

Ферментопатии и иммунодефициты

Генетические дефекты ферментов, участвующих в распаде пуринов, приводят к тяжелым патологиям иммунной системы:

• Недостаточность аденозиндезаминазы (ADA): Вызывает тяжелый комбинированный иммунодефицит (ТКИД / SCID). При этой патологии страдают как Т-лимфоциты, так и В-лимфоциты. Механизм связан с накоплением дезоксиаденозина, который переходит в дАТФ. Избыток дАТФ ингибирует рибонуклеотидредуктазу, что полностью блокирует синтез ДНК и приводит к массовой гибели лимфоцитов.
• Недостаточность пуриннуклеозидфосфорилазы (PNP): Проявляется иммунодефицитом с преимущественным поражением Т-лимфоцитов (функция В-клеток часто сохранена). В основе заболевания лежит накопление дГТФ, обладающего выраженным токсическим действием на Т-клетки.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Механизмы развития гиперурикемии
• Патогенез подагры и отложение уратов
• Строение пуриновых нуклеотидов АМФ и ГМФ
• Регуляция активности ксантиноксидазы

Другие темы раздела «Обмен нуклеотидов»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.