, а пуриновые нуклеотиды и 5-фосфорибозил-1-амин—?-конфигурацию. В реакции (2) замещение пирофосфатной группы на аминную сопровождается инверсией конфигурации при С-1. Эта реакция является «ключевой» стадией биосинтеза пуринов и ингибируется пуриновыми нуклеотидами.

Азасерин (О-диазоацетил-ь-серин), антибиотик, выделенный из Streptomyces, ингибирует использование глутамина для образования 5-фосфорибозил-1-амина.

- +

N=N=CHCOCH,CHCOOH

И I О NH2

азасерин (О-диазоэцетил-Ь-серин)

Азасерин ингибирует рост некоторых неоплазм благодаря способности препятствовать синтезу пуриновых нуклеотидов. Азасерин ингибирует также использование глутамина и в другой приведенной ниже реакции (5). Как азасерин, так и 6-диазо-5-оксо- l-2-аминогексановая кислота ингибируют все известные ферментативные реакции, при которых амидный атом N глутамина переносится на другую углеродную цепь.

- +

N=N=CHCCH2CH2CHCOOH II I О NH2

6-диазо-5-оксо-г-2-аминогексановая кислота

24. МЕТАБОЛИЗМ ГОРИНОВЫХ И ШГРИМИДИНОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ 971

24.1.1.3. Глицинамидрибонуклеотид

В следующей реакции, катализируемой фосфорибозил-глицин-амидсинтетазой, карбоксил глицина связывается с аминогруппой 5-фосфорибозил-1-амина. Реакция легко обратима.

5-фосфориоозиламин+АТР+глии,ин-»-

ОН ОН

глии,инами9рибонуклеоглиЭ

24.1.1.4. Формилгли инамидрибонуклеотид

Формилирование глицинамидрибонуклеотида происходит в результате практически необратимой реакции переноса с использованием формильного производного фолиевой кислоты. Реакция катализируется глицинамид-рибонуклеотид—трансформилазой. Ри-бозо-Р в нижеприведенной и последующих реакциях обозначает рибозо-5-фосфатную часть соединений.

глицинамиарибонуклеотиа+Н5,,0-метени;1гпетрагиорофолагт1^^-?

hx^Sch

—fc- с lb глегпрагийрофолат + Н+ (4)

tf 4NH

рибозо-Р

оС-Ы-формилглии,инвммЗри6онукгеотиЭ

24.1.1.5. Формилглицинамидинрибонуклеотид

Следующая стадия заключается в переносе амидной группы глутамина на ?-?-формилглицинамидрибонуклеотид. Реакция (5) похожа на реакцию (2) (в которой также используется глутамин) тем, что обе реакции необратимы и сильно ингибируются азасе-рином и 6-диазо-5-оксо-Б-2 аминогексановой кислотой. При дейст-

28*

972

III. МЕТАБОЛИЗМ

вии на амидолигазу, которая катализирует реакцию (5), азасерин ацилирует важную тиольную группу цистеинового остатка с образованием тиоэфира. После кислотного гидролиза был выделен S-карбоксиметилцистеин.

?

н,с' гн

21 II С/ ??

+ глутамин + АТР + Н20

(5)

1 * ? Н

рибозо-Р

ot-N-формилглицинамиВ'- Н2С' ХСН

рибонукгеотмЭ _» I II + глутаминовая

^¦С\ ° кислота+ADP +.??

?? ?? 1

рибоао-Р

СС^-фОрМИЛГЛИЦИНамиЭиН-

рибонуклеогпиЗ

24.1Л .6. 5-Аминоимидазолрибонуклеотид

Замыкание первого цикла приводит к имидазольному производному

cC-N-формилглицинамиаинрибонцнлеотиа+АТР

к*

II СН + ADP + Pj (6)

H2N-C^N/

рибозо-Р

5-аминоимиВазол-рибонуклеотиЭ

Аминоимидазолсинтетаза, катализирующая эту практически необратимую реакцию циклизации, нуждается в Mg+2 и К+-

24.1.1.7. Рибонуклеотид 5-аминоимидазол-4-карбоновой кислоты

Равновесие реакции, катализируемой карбоксилиазой, неблагоприятно для карбоксилирования, поэтому для того, чтобы достичь значительной степени превращения в карбоксипроизводное, необходима высокая концентрация бикарбоната. Однако in vivo эта реакция идет при физиологической концентрации бикарбоната благодаря непрерывному удалению продукта реакции последую-

24. МЕТАБОЛИЗМ ПУРИНОВЫХ И ПИРИМИДИНОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ

973

щей стадии. Биотин не принимает участия в фиксации С02 при этой реакции.

hooc-c-V

Б-аминоимиЭаэолрибониклеогпид + СО, . ¦ ' 1| ,LM

H^"S (7,

рчбозо-Р

рибонуклеотиЭ 5-аминоими-Ваэол-4-кар6оновой кислоты

24.1.1.8. Рибонуклеотид 5-аминоимидазол-4-1Ч-сукцинкарбоксамида

Образование этого амида с помощью специфической синтетазы легко обратимо.

рибонцклеоглиа 5-аминоимиЗаэол-4-кар-боновой кислоты*-ATP+ аспарагиновая

кислота *

НООС

Н,С О

I н II

ADP + ?, + НС—?—С

соон с—\ (8)

?,?—I-

>

I , рибозо-Р

рИ'бонуклеотиЭ 5-аминоимиЭа-3on-4-N-cynu,MHnap6oKcaMvi9a

24.1.1.9. Рибонуклеотид 5-аминоимидазол-4-карбоксамида

Предполагается, что фермент, катализирующий это негидролитическое расщепление, идентичен аденилосукциназе (разд. 24.1.2).

рибонцклеотиЗ 5-аминоими-'азол^-М-сукцинкарбоксамиЗа ¦

О

II

с

?-" фумарат + ?-,?/ (9)

?2?/

1 - ? риоозо-Р

р^бонуклеотиЭ 5-аминоими- ^ 8аэоп-4~Н-оц»и,инцарботеса мм За

974

III. МЕТАБОЛИЗМ

Аминоимидазолкцрбоксамид был впервые выделен из культур Е. coli, ипгиби-рованных сульфонамидами, и позднее из культур мутантов других микроорганизмов, неспособных к образованию пуринов. Затем из культур Е. coli, ингибирован-ных сульфонамидами, были выделены соответствующие нуклеозид и рибонуклео-тид. Действие сульфонамидов, препятствующее размножению бактерий, обусловлено ингибированием синтеза фолиевой кислоты (разд. 8.6.). Так как формильное производное фолиевой кислоты (разд. 21.4.2.8) необходимо для форматирования рибонуклсотида 5-аминоимидазолкарбоксамида (см. выше), то этим можно объяснить накопление рибонуклсотида аминоимидазолкарбоксамида в присутствии сульфонамидов. Нет сомнений, что образование карбоксамида и соответствующего нуклеозида обусловлено гидролизом рибонуклеотида.

24.1.1.10. Рибонуклеотид 5-формиламидоимидазол-4-карбоксамида

Трансформилаза, которая катализирует эту реакцию, иинозини-каза, которая катализирует следующий этап, ассоциированы в виде одной белковой молекулы. Однако трансформилаза нуждается в К+, а инозиниказа нет.

рибонуклеогпиа 5-аминоимивазол-4-карбоксамиЭа + ?'-формил- ^+

тетрагийрофолиевая кислота-

О

2^ V \

\ СН + тетрагиврофолиевая

?

о=сн Ji

n

кислота

? рибозо-Р

рибонуклеотиЭ Б-формами0оимиЗ-вэол-4-карбоксамийа

Инозин-5'-фосфат. Замыкание цикла с помощью инозиниказы приводит к инозин-5'-фосфату (IMP)—первому продукту синтетического пути, содержащему завершенное пуриновое ядро.

о II

HN-^"V---N

рибонуклеотпиВ 5-формиламиВоимиВазол-4-карбоксамиЭа -—- I II Vw j. и«~.

ч рибозо-Р инозин-5-фосфатл

24.1.2. Взаимные превращения пуриновых нуклеотидов

Адениловая кислота образуется из инозиновой через аденило-сукцинат при участии аспарагиновой кислоты и гуанозинтрифос-

24. МЕТАБОЛИЗМ ПУРИНОВЫХ И ПИРИМИДИНОВЫХ НУКЛЕОТИДОВ 975

фата (GTP), который при этом превращается в гуанозиндифос-фат (GDP) и Pi.

инозин.-5-фоссрат+СТР+

+ l

ноос—сн2—СН—СООН

NH

I

^ ППР а. P. j. ?" V\

аспарагиновая кислота — > GDP + Р- + | ?

??

рибозо-Р айенилосукцинат

Негидролитическое расщепление аденилосукцнната приводит к аденозин-5'-фосфату (АМР) и фумаровой кислоте.

??2

аЗенилосукцинагп I JL .СН _|_ фумаровая

? N

кислота

рибозо-? а6енозин-5-фосфат (АмР)

Эта реакция аналогична расщеплению рибонуклеотида 5-амино-имидазол-4-Г\1-сукцинокарбоксамида [реакция (9) ] и, вероятно, катализируется тем же ферментом — аденилосущиназой. В ходе очистки этого фермента соотношение этих двух активностей не меняется. Более того, мутанты некоторых микроорганизмов, утратившие способность катализировать одну реакцию, не могут катализировать и другую.

Первой стадией синтеза гуанозин-5'-фосфата (GMP) из IMP является окисление до ксантозин-5'-фосфата (ХМР); эта реакция необратима, катализируется инозинатдегидрогеназой, требует ионов К+ н ингибируется GMP. Следующая стадия катализируется гуанилатсинтетазой, требует глутамина и АТР. Ферменты птиц и млекопитающих могут использовать аммоний вместо глутамина; бактериальные ферменты не могут использовать глутамин и нуждаются исключительно в аммонии.

О II

инозин- 5 - фосфат + NAD+ -> I || \? + NADH + Н+

? рибозо-Р кстантозин-5-фосфат

ксантозин-5-фосфат+АТР+глутамин^-»

976

III. МЕТАБОЛИЗМ

?Н +rournaMam+AMP+PPj_

рибозо-Р

гуанозин-Б'фосфаш

Как и другие реакции, идущие с участием глутамина (разд. 24.1.1.2), образование гуаниловой кислоты необратимо и ингибируется азасерином и 6-диазо-5-оксо-1--2-аминогексановой кислотой.

24.1.3. Запасные пути синтеза пуриновых нуклеотидов

Как описано выше, адениловая и гуаниловая кислоты образуются через инозиновую кислоту. Однако пуриновые нуклеотиды могут образовываться также из свободных пуринов и пуриновых нуклеозидов. Эти пути можно считать запасными, которые позволяют реутилизировать пурины и пуриновые производные, образующиеся при распаде нуклеиновых кислот или нуклеотидов.

Свободные пурины могут непосредственно реагировать с PRPP, образуя нуклеозид-5'-монофосфаты. Приведенные ниже обратимые реакции катализируются двумя различными ферментами печени аденин-фосфорибозилтрансферазой и гипоксантин-гуанинфосфори-бозилтрансферазой:

Так как освобождающийся при этих реакциях пирофосфат (???) может легко гидролизоваться неорганической пирофосфатазой, синтез пуриновых нуклеотидов протекает необратимо.

Другие запасные пути включают превращение свободных пуринов в нуклеозиды и нуклеозидов в нуклеотиды. Так, известны реакции образования пуриновых нуклеозидов, катализируемые пу-риннуклеозидфосфорилазой:

Превращение нуклеозида в нуклеотид идет следующим образом:

аденин -+- PRPP + гуанин + PRPP ^ гипоксантин -f- PRPP +

аденозин-5'-фосфат + PPj гуанозин-5'-фосфат + РР; инозин-5'-фосфат + PPj

гипоксантин + рибозо-? -фосфат гуанин + рибозо-?-фосфат

* инозин + Pj ? гуанозин + Pj

аденозин + АТР

аденозин-5'-фосфат + ADP

и катализируется, например, аденозинкиназой.

24. метаболизм пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов

977

Таким образом, пуриновые нуклеотиды в тканях млекопитающих образуются двумя путями. Первый путь de novo заключается в синтезе из простейших ациклических предшественников. Второй путь служит для реутилизации пуринов и нуклеозидов, возникающих в кишечном тракте или в результате процессов внутриклеточной деградации. Реутилизация осуществляется превращением этих соединений в нуклеотиды. Этот путь играет определенную роль в регуляции пуринового метаб