Nükleotid Metabolizması PDF

Hazırlayan: Rumeysa Ceyhan BİYOKİMYA Nükleotid Metabolizması #Nükleik asitler bütün hastalıkların hem patolojisinde hem de biyolojisinde karşımıza çıkacak. #Nükleik asit deyince ilk akla gelen DNA ve RNA’dır. Nükleotidlerin önemli b...

Hazırlayan: Rumeysa Ceyhan BİYOKİMYA Nükleotid Metabolizması #Nükleik asitler bütün hastalıkların hem patolojisinde hem de biyolojisinde karşımıza çıkacak. #Nükleik asit deyince ilk akla gelen DNA ve RNA’dır. Nükleotidlerin önemli biyolojik fonksiyonları: 1. Nükleik asitlerin yapı taşlarıdır. (DNA ve RNA) 2. Enerji depolanması, kas kasılması, aktif transport, iyon gradiyentin sağlanmasında görevleri var. 3. Biyosentezlerde aktif ara ürünler (örn. UDP-glukoz, S-adenozilmetiyonin, CDP- açilgliserol) 4. Koenzimlerin parçası (NAD+, NADP+, FAD, FMN, KoA) 5. Metabolik düzenleyiciler: - İkincil mesajcılar ( cAMP, cGMP) - Sinyal iletiminde fosfat vericileri (ATP oluşumunda) - Bazı enzimlerin adenilasyon ve uridilasyon yoluyla regülasyonu) #Sınavda biz soru havuzu oluşturacağız. NÜKLEOTİD BAZLARI NÜKLEOBAZ YAPILARI #Halkasal olarak kimde ne var bilmeli miyiz? Direkt sormaz, çizdirmez. Genel hatlarıyla hangisinde ne olduğunu bilmeliyiz. Adenin – NH2 Ksantin – Çift bağlı oksijen Hipoksantin – Çift bağlı oksijen Sitozin – Aromatik halka yapısında Guanin – Hipoksantin + NH2 bir NH2 , çift bağlı oksijen RİBOZ ŞEKER D-Riboz ve 2’-Deoksiriboz #2’-Deoksiriboz, DNA’nın yapısına girecek. NÜKLEOZİD – NÜKLEOTİD - Pürinler N9 atomları ile şekerin C1’ karbonuna N-glikozidik bağla bağlanır. (Bu atom ve numaraları nükleobaz yapısında gösterilenler) - Pirimidinler N1 atomları ile şekerin C1’ karbonuna ve N-glikozidik bağlarla bağlanırlar. NÜKLEOTİDLER - Nükleozide 5’ yerinden bir ya da daha fazla fosfat grubunun esterifikasyonla bağlanmasıyla oluşurlar. - Fosfat grupları nükleotidlere eksi yükü veren gruplardır, o nedenle DNA ve RNA nükleik asit olarak anılırlar.  #Nükleotitlerde önemli olan #Fosfat (-) yük verdiği için DNA AMP yapısı ve RNA nükleik asit olarak adlandırılıyor. ###Burada hangisi nükleik asidin adını almasında rol alan gruplardandır/değildir şeklinde soru gelebilir. BİTKİSEL PÜRİN BAZLARI Sırasıyla kahve, çay ve çikolatada bulunurlar. Besinlerdeki nükleotidlerin sindirimi ve absorbsiyonu: #Burada genelde 5’ nükleotidaz kullanılıyor. NÜKLEOTİD BİYOSENTEZİNDE İKİ YOL Salvage (Kurtarma) Yolu: Diyetten gelen veya nükleik asitlerin yıkımıyla açığa çıkan nükleozid veya bazlardan sentez De Novo (Yeni) Sentez Yolu: Purin ve pirimidin nükleotidlerin düşük molekül ağırlıklı öncüllerden sentezi (de novo = “anew” NO3 , NH4 , N2 ) *Bu yollar antikanser/antibakteriyal antiparazitik ilaçlar için iyi hedeflerdir. #Kanserde kullanılan akıllı ilaçlar buradan çıkıyor. #dNTP açılımı deoksinükleotid trifosfattır. NÜKLEOTİD METABOLİZMASI #Kurtarma yolunda (Salvage Pathway) amino asitler ve nükleik asitler kurtarılıyor, serbest bazlarla birleştiriliyor ve PRPP oluşuyor. Küçük moleküllerde ise de novo sentezi oluyor. Bazı parazitlerde de novo direkt olarak yapılabiliyor. #Fazla nükleotidler ise yıkılacak. #Özellikle Salvage Pathwayde bir enzim eksikliği hastalık ve düzensizliklere sebep oluyor. ###Buradan soru geliyormuş! DE NOVO PÜRİN SENTEZİ #1) Glutaminden azot grubu alıyor. 2) 2 karbon ve 1 azotla glisin geliyor. 3) Bakteriyel tetrahidrofolat sentezi dediğimiz N 10 -formil- tetrahidrofolattan karboksil grubu gelecek. 4) Tekrar glutaminden azot grubu geliyor. 5) Direkt CO2 geliyor 6) Aspartat amino asidinden bir azot geliyor. 7) N10 -formil- tetrahidrofolattan bir CO2 geliyor. ###Aşağıdakilerden hangisi pürin sentezine direkt tüm molekülleriyle katılmaz şeklinde bir soru gelebilirmiş. Mesela glisin tüm molekülleriyle katılmış, aspartattan sadece azot almış vs. Çıktısını karşımıza koyarak aklımızda kalmasını sağlayabilirmişiz. - Purinler serbest bazlar olarak sentezlenmezler, nükleotid olarak sentezlenirler. - İlk sentezlenen pürinler IMP’den türer: İnozin mono fosfat (IMP) - IMP’nin pürin bazı: hipoksantin İNOZİN MONOFOSFAT (IMP) #Kimden neyin geldiğini gösteren bir şekil. #Bir PRPP gelecek. Bir glutaminle birleşerek buradan önce bir amin grubu, sonra glisin amino asidini alacak. N10 dan CO2 alacak. Burada glutamin amino asidi devreye girecek ve tekrar halkasal bir yapı oluşacak. Birinci halkamızı kapatıp ilerledik. Tekrar CO2 girecek. Aspartat amino asidinden NH2 alacak. Arada fumarat çıkışı olacak. En son IMP sentezi yapmak üzere son CO2 yi alıp kapattık. Önce nükleotid mono fosfat oluşacak ama sonra adı IMP olacak. IMP ksantine, hipoksantine dönüşmede etkili olacak ama ilk çıkan IMP direkt olarak nükleik sentezine girmiyor. #Ayrıntıya gerek yokmuş, şekilsel olarak aklımızda kalacak. ###Bu kısım (galiba son kısım) soru olarak çıkabilir. ###Nükleotid sentezine girmeyenleri sorabilir. DE NOVO PÜRİN SENTEZİ 1) 5-fosforibozil-1-pirofosfat (PRPP) sentezi PRPP de novo ve salvage yolun ana metaboliti PRPP “aktif pentoz” pürin ve pirimidinlerin her ikisinin de hem de novo sentez hem de salvage yolda yer alır. ATP ve riboz 5-fosfattan PRPP sentezi PRPP sentetaz (riboz fosfat pirofosfokinaz) enzimince katalizlenir. #Aktivatörler ve inhibitörleri mantık çalıştırarak bilmemiz istenebilir. 2) 5’-fosforibozilamin sentezi Düzenleyici basamak Glutamin amid grubu PRPP’nin 1. karbonundaki pirofosfatla yer değiştirir. Enzim: glutamin: fosforibozil pirofosfat amidotransferaz, pürin 5’- nükleotidlerce baskılanır: AMP, GMP VE IMP – son ürün tarafından negatif Geri besleme ile inhibisyon #Son ürün tarafından inhibe edildiği için hız kısıtlayıcı ya da düzenleyici basamak olarak geçiyor. IMP’NİN AMP VE GMP’E DÖNÜŞÜMÜ - İki basamaklı reaksiyon – enerji gerektiren yollar - AMP sentezi enerji kaynağı olarak GTP kullanırken, GMP sentezinde ATP kullanılır. - Her iki yolun da ilk basamağı son ürün tarafından inhibe edilir. #Sentetaz ve liyaz enzimleri devreye girecek ve XMP ile GMP sentezi gerçeklemiş olacak. De Novo Pürin Sentezinin Düzenlenmesi - En önemli düzenleyici: hücre içi PRPP düzeyleri - AMP üretim hızı artan GTP konsantrasyonlarıyla artarken; GMP üretim hızı da artan ATP konsantrasyonlarıyla artış gösterir. #Son ürünler tarafından inhibe var. Nükleozid monofosfatların nükleozid difosfat ve trifosfatlara çevrimi Spesifik ATP - bağımlı kinazlar Spesifik olmayan ATP – bağımlı kinaz PÜRİNLER İÇİN KURTARMA YOLU Diyetten gelen ya da nükleotidlerin döngülerinden gelen serbest bazlar kullanılır, PRPP’a eklenerek pürin nükleozid monofosfatlar sentezlenir. PURİNLER İÇİN KURTARMA YOLU #Hipoksantini guanini, ikisini birleştirip IMP’yi oluşturuyor. #Guanin için kurtarma yolu aynı enzim tarafından, PRPP’yi dışarıdan alacak ve transfer edecek. HGPRT enziminin eksikliğinde önemli bir hastalık ortaya çıkacak. Ribonükleotidlerin deosiribonükleotidlere çevrimi - 2’-OH grubunun indirgenmesi için H vericisine ihtiyaç var, bu enzim sülfidril gruplarınca karşılanır, enzim sülfidril grubu disülfit bağ yapar. - Bu disülfid bağı geri indirgemek için tioredoksine ihtiyaç vardır. - Thioredoksinin sülfidril grupları H atomlarını ribonükleotid redüktaz enzimine verir sonra tekrar indirgenir. #Thioredoksin redüktaz enzimi H gruplarıyla önemli rol üstleniyor. #Pürin sentezlemesi PÜRİN NÜKLEOTİDLERİN YIKIMI İnsanda #en önemli pürin yıkım ürünü ürik asittir. #Burada iki farklı noktadan oksidasyon gerçekleşiyor. PÜRİN METABOLİZMASI İLE İLGİLİ HASTALIKLAR * LESCH -NYHAN SENDROMU * HİPERÜRİSEMİ * GUT * BÖBREK TAŞLARI * CİDDİ KOMBİNE İMMÜN EKSİKLİK SENDROMU – SEVERE COMBINED IMMUNODEFECIENCY (SCID) #Bağışıklığın tamamen düşmüş olması Lesch – Nyhan Sendromu - HGPRT (hipoksantin guanin fosforibozil transferaz) aktivitesinde ciddi eksiklik nedeniyle olur - X-e bağlı resesif - Başlıca erkek çocuklar etkilenir. #Sinirsel semptomlarla kendi kendini ısırma ile oluyor. #Vücutta guanin hipoksantin birikecek. #Yoğun gut artriti oluyor. Lessch – Nyhan sendromunda HGPRT aktivitesi eksikliği PRPP de birikmeye yok açar, pürin nükleotid sentezini indükler. - Pürin nükleotid yıkım ürünü olarak aşırı ürik asit birikir. - Artmış PRPP, azalmış IMP & GMP düzeyleri - Glutamin: fosforibozil pirofosfat amidotransferaz enzimi bol substrata sahiptir, inhibitörlerin baskısı da kalkmıştır böylece de novo pürin sentezi artar. - Azalmış pürin yeniden kullanımı + artmış pürin sentezi = artmış pürin yıkımı ve aşırı ürik asit sentezi #artrit ###Bunlar şıklarda çıkar. Semptomlar: Gut artriti ürik asit birikimi nedeniyle (ürat kristalleri eklemlerde birikir) Ciddi nörolojik bulgular - Mental retardasyon - Agresiflik - Self – mutilation – kendine zarar verme Nörolojik bulguların nedeni bilinmiyor Adenozin Deaminaz ( ADA ) Eksikliği - Otozomal resesif - Aşırı adenozin kinazlarca ribonükleotide deoksinükleotidine çevrilir. - Artmış dATP ribonükleotid redüktazı baskılar, böylece tüm deoksiriboz içeren nükleotidlerin oluşumu engellenir. - Böylece hücre DNA yapamaz, bölünemez. - En ciddi formu: Severe combined immunodeficiency disease (SCID) - Hem T hücre hem de B hücre sentezi eksiktir. DNA sentezi Deoksinükleotid dGDP, dCDP, ve bozulur dUDP sentezi baskılanır. HİPERÜRİSEMİ - Plazma ürat (ürik asit) düzeyleri 7.0 mg/dL i aşar. - Normal plazma düzeyi - Kadın = 2.4-6 mg/dL - Erkek = 3.4-7 mg/dL - Primer Hiperürisemi: pürin metabolisma defekti ve/veya ürik asit eksresyonunda bozulma - Sekonder Hiperürisemi: ilaçlar, tıbbı durum veya diyet nedeniyle pürin yıkımında artış GUT Gut sodyum urat kristallerinin eklemlerde birikimi (tophi) inflamasyona ve ağrıya yol açar (gut artriti). Tanı: sinovial sıvı aspirasyonu ve mikroskobik incelenmesi Polarize ışık mikroskobu altında iğne şeklinde monosodyum kristallerinin görünmesi Tedavi: Allopurinol: hipoksantin analoğu, ksantin oksidazın yarışmalı inhibitörü - Hipoksantin ve ksantin birikir, bunlar ürik aside göre daha çözünür bileşiklerdir. GUT – Tedavi * Kolşisin – inflamasyonu azaltır * Urikoz ürik ajanlar – ürik asidin renal atılımını arttırırlar (probenesid) * Allapurinol – ürik asid sentezini baskılar * Düşük pürin diyeti – Fazla pürin içeren besinler kısıtlanır: - Kırmızı et ve sakatatlar - Maya ve ekstraktları ( bira, alkollü içecekler) - Yeşil sebzeler ıspanak bezelye marul gibi ayçekirdeği mantar * Kafein ve alkol kullanımından kaçınılmalı * Bol sıvı alımı BÖBREK TAŞLARI - Ürik asit fazla olduğunda böbrekte birikebilir, böbrek taşı olur. - Tuz formu böbrek taşı yapar ağrı enfeksiyon ve böbrek hasarına yol açar. PİRİMİDİN SENTEZİ #Pürinlerde çıkan ilk ürün direkt kullanılmıyor, başka reaksiyonlara da girmek zorunda. #Pirimidin sentezinde PRPP sonradan devreye giriyor. Önce basit moleküller biraraya gelip halkayı kapatıyor. PRPP devreye girdikten sonra üridin monofosfat (UMP) oluşuyor. UMP (ilk çıkan ürün) RNA sentezinde direkt olarak kullanılabilir. Pirimidin sentezi - Pürinlerden farklı olarak pirimidinler nükleotid şeklinde sentezlenmezler. - Önce pirimidin halkası kapanır sonra PRPP ile birleşir. - (Pürinlerde pürin halkası doğrudan PRPP üzerinde oluşturulur.) - Karbomoil, fosfat ve aspartat pirimidin halkasındaki 6 atomun prekursorlarıdır. #Bir nevi helvanın un ve şekeri - Memelilerde karbomoil sentezinde karbomoil fosfat sentetaz ll (CPS-II), sitozolik enzim görev alır. Pirimidin sentezinin memelilerdeki “tersinmez, kesinleşmiş” basamağı (committed step) #CPS I ve CPS 2’nin karşılaştırması #ATKaz ile aspartattan bir amin grubu aldık. #CTP açılımı: Sitidin trifosfat Pirimidin Kurtarma Yolakları #Kim nerede kimi inhibe/aktive ediyor anlatmış. Pirimidin Yıkımı - Sitozin ve urasilin yıkım ürünleri: β-alanin, ammonyum iyonu ve CO2 - Timin yıkım ürünü: β-aminoisobutirik asit, ammonium iyonu ve CO2 - Bu ürünlerin suda çözünürlükleri fazladır. ###”Pirimidin yıkımında aşağıdakilerden hangisi yıkım ürünlerinden değildir?” benzeri sorabilir. - Pirimidin katabolizması ürünlerinin aşırı üretimi nadiren klinik anormaliye neden olur. - Ürünlerin suda çözünürlüğü fazla olduğu için vücuttan atılımları kolaydır fazla klinik bulgu görülmez. #orotik asidüriler gibi Orotik Asidüriler #Pirimidin sentezindeki regülasyon özellikle CPS II üzerinden yapılıyor. #Orotit asidüri hastalığı var. Bu da orotat fosforibozil transferaz ve OMP dekarboksilaz üzerinden ilerliyor ve UMP sentetazda gerçekleşmemesi üzerine orotidin fosfat dekarboksilaz ile orotat fosforibozil transferazın daha az üretilmesine ve buna bağlı megaloblastik anemiye ve genelde kan hastalıklarına sebep olur. Aşırı miktarda ürik atımıyla da sonuçlanır. İlaç Hedefleri Antineoplastik ilaçların etki yerleri #Akıllı ilaç üretimleri İlaç Hedefleri #Paba ve folik asit analogları da tetrahidrofolatlarda antibiyotik kullanımında etkili. #Kanser ilaçlarının etki metabolizması. Farmakolojide var, aklımızda kalsın diye koyulmuş. ÇIKMIŞ SORULAR  Cevaplar 35-E 55-A 36-A 43-E 63-C 18-D 68-D 24-E 58-B? 25-B Hazırlayan: Rumeysa Ceyhan