Общие принципы контроля и координация путей
Биосинтез пиримидинов жестко контролируется потребностями клетки. В основе лежит аллостерическая регуляция, при которой молекулы связываются с ферментами вне активных центров, меняя их конформацию и, как следствие, активность.
Важнейшим связующим звеном между синтезом пуринов и пиримидинов выступает ФРДФ (фосфорибозилпирофосфат). Это соединение не только служит субстратом, но и выступает мощным активатором для обоих путей. Однако, если нуклеотидов становится слишком много, они по принципу отрицательной обратной связи блокируют само образование ФРДФ. Таким образом клетка избегает бессмысленной траты ресурсов на производство избыточного строительного материала для нуклеиновых кислот.
Контроль активности КАД-фермента
Первые этапы синтеза осуществляются полифункциональным КАД-ферментом, который имеет несколько каталитических центров. Регуляция затрагивает две ключевые активности этого комплекса:
- Карбамоилфосфатсинтетазная активность (КФС II):
- Активация: стимулируется молекулами ФРДФ. Это служит химическим сигналом о том, что в клетке есть достаточное количество углеводного субстрата для формирования нуклеотидов.
- Ингибирование: подавляется УТФ и УМФ. Накопление этих веществ означает, что конечный продукт пути уже произведен в достаточном объеме.
- Аспартаттранскарбамоилазная активность (АТК):
- Активация: усиливается под действием АТФ. Высокая концентрация АТФ говорит клетке о наличии энергии и достаточном пуле пуриновых оснований, что требует ускорения синтеза пиримидинов для сохранения баланса.
- Ингибирование: блокируется молекулами ЦТФ, которые являются одним из конечных продуктов ветви.
Регуляция УМФ-синтазы и ЦТФ-синтетазы
На последующих этапах биосинтеза в игру вступают другие ферменты, которые также подчиняются правилу обратной связи:
- УМФ-синтаза является вторым полифункциональным ферментом на этом пути. Главной мишенью для регуляции здесь выступает ОМФ-декарбоксилазная активность. Она целенаправленно ингибируется монофосфатами — УМФ и ЦМФ. Снижение активности происходит по мере накопления этих продуктов в цитозоле.
- ЦТФ-синтетаза отвечает за финальное превращение УТФ в ЦТФ. Этот фермент тормозится самим ЦТФ. Блокируя собственное образование из УТФ, ЦТФ предотвращает неконтролируемое истощение запасов уридиловых нуклеотидов.
Как запомнить активаторы и ингибиторы КАД-фермента: АТФ (пурин) активирует ветвь АТК, чтобы уравновесить количество пуринов и пиримидинов. Ингибиторы работают по созвучию: ЦТФ тормозит фермент, куда присоединяется аспартат, а производные урацила (УТФ/УМФ) блокируют самый первый шаг.
Вопросы с занятий и экзамена
Как связаны обмены пуринов и пиримидинов?
Связь обеспечивается через АТФ, который является пуриновым нуклеотидом и активирует синтез пиримидинов. Также общим активатором для обоих путей выступает ФРДФ.
Какую роль играет ФРДФ в регуляции?
Он активирует карбамоилфосфатсинтетазу II (КФС II), сигнализируя о наличии субстрата. При избытке готовых нуклеотидов синтез самого ФРДФ прекращается.
Что тормозит УМФ-синтазу?
УМФ-синтаза, а именно ее ОМФ-декарбоксилазная активность, ингибируется накопившимися молекулами УМФ и ЦМФ.
Что ещё разобрать по теме
- Строение и домены полифункционального КАД-фермента
- Механизмы аллостерического ингибирования белков
- ОМФ-декарбоксилазная активность УМФ-синтазы
- Синтез ФРДФ и его регуляция
- Биохимическая роль ЦТФ-синтетазы
Разберите тему целиком в курсе «Биохимия»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Регуляция синтеза пиримидиновых нуклеотидов» и ещё 3 574 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 115 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Обмен нуклеотидов»
Бесплатные видеоуроки: биохимияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.