Metabolism Acizi Nucleici

  • Published on
    10-Oct-2015

  • View
    71

  • Download
    1

Embed Size (px)

Transcript

<ul><li><p>METABOLISMUL ACIZILOR NUCLEICI</p></li><li><p>Metabolismul nucleotidelor purinice i pirimidinice se desfoar la nivelul majoritii celulelor nucleate. nucleotidele de origine alimentar ce trec de peretele intestinal, nu sunt ncorporate n acizi nucleici tisulari nucleotidele injectate sunt ncorporate. Intensitatea metabolismului nucleotidelor depinde de necesitile fiziologice, sinteza nucleotidelor crescnd n timpul creterii sau regenerrii tisulare. n cazul biosintezei ambelor tipuri de nucleotide exist un precursor comun, fosforibozil pirofosfat (PRPP), ce provine din riboza 5-fosfat, produs al cii pentozo-fosfailor. Acest precursor macroergic (PRPP) conine dou dintre cele trei componente ce formeaz o nucleotid (restul fosfat i pentoza). Acestui compus urmeaz s-i fie ataat baza azotat, purinic sau pirimidinic, obinut prin reacii specifice.</p></li><li><p>Biosinteza nucleotidelor purinice Sinteza trebuie s asigure necesarul pentru sinteza de ADN i ARN, ca i pentru nucleotidele care sunt necesare ca atare n metabolismul intermediar. Fondul necesar de nucleotide se asigur prin:sinteza de novo a ribonucleotidelor i dezoxiribonucleotidelor;interconversiunile nucleotidelor;reutilizarea bazelor azotate sau nucleotidelor ce rezult din degradarea celular a acizilor nucleici.Biosinteza nucleotidelor purinice cuprinde 3 etape: Transformarea -D-ribozo-5-fosfat n inozin monofosfat (IMP)Transformarea IMP n nucleozide purinice monofosfat AMP i GMP.Fosforilarea nucleozidelor purinice monofosfat cu obinerea de nucleozide purinice di- i respectiv trifosfat (ADP, ATP respectiv GDP, GTP).Sinteza nucleotidelor purinice necesit:aminoacizi (Gli, Asp, Gln) ca donori de C i N, CO2 ca surs de carbon i uniti monocarbon transferate prin intermediul FolH4, vitamine ca biotina si acidul folic, energie (ATP) si ionii Mg2+ i K+.</p></li><li><p>Sinteza cea mai intens are loc n ficat, organ ce asigur i necesarul esuturilor incapabile de biosintez. De exemplu, creierul are o activitate slab de biosintez i depinde parial de purine exogene. Eritrocitele i leucocitele polimorfonucleare nu pot sintetiza purine i depind n ntregime de purine plasmatice pentru a forma nucleotide.Sinteza purinelor se realizeaz cu consum mare de energie (ATP)enzimele implicate n calea metabolic au funcii catalitice multiple, cataliznd mai multe reacii succesive. </p></li><li><p>Reglarea sintezei purinelorprin concentraia reactanilor i a produilor de reacie. Reglarea de substrat se realizeaz prin disponibilul de precursori: riboz-5-fosfat, acid folic, glutamin i aspartat, formil FolH4. Reglarea enzimatic se realizeaz la nivelul enzimei fosforibozil-pirofosfat sintetaza si fosforibozil-pirofosfat amidotransferaza prin reglajul de tip feed-back realizat de produii procesului de biosintez: AMP, ATP, GMP i GTP. Deoarece transformarea IMP AMP necesit GTP, iar transformarea IMPGMP necesit ATP, cele dou tipuri de nucleotide i regleaz una alteia concentraia.NAD+-ul si FAD-ul inhib, de asemenea, sinteza, la nivelul PRPP-sintetazei.</p></li><li><p>Biosinteza nucleotidelor pirimidinice Procesul are loc n citoplasm, unde acioneaz enzima carbamoil-fosfat sintetaza II. Procesul de sintez se desfoar invers comparativ cu sinteza purinelor, deoarece nti se sintetizeaz nucleul pirimidinic i apoi se ataeaz restul fosforibozil. Primul nucleotid format este acidul orotidilic (OMP), care apoi se transform n acid uridilic (UMP). Acesta este precursorul sintezei celorlalte nucleotide pirimidinice CTP i respectiv dTMP. Enzimele ce particip la aceast cale metabolic sunt multifuncionale, cataliznd mai multe reacii consecutive. </p><p>Gln + HCO3 + 2 ATP carbamoil-fosfat + 2ADP + Pi</p></li><li><p>NMP + ATP NDP + ADPNDP + ATP NTP + ADP</p></li><li><p>O meniune special trebuie fcut pentru sinteza deoxitimidilatului (dTMP), ce utilizeaz ca precursor dUMP. </p><p>Enzima timidilat sintetaz catalizeaz transferul unei grupe metilen i reducerea acesteia la o grupare metil. Este o reacie unic n care FolH4, transportor de grupri monocarbon, este oxidat la FolH2. Ulterior FolH2 este redus la FolH4 sub aciunea enzimei FolH2 reductaz. </p></li><li><p>Reglarea biosintezei </p><p>- enzimei de ritm carbamoil-fosfat sintetaza II - alosteric- inhibat de UTP i nucleotide purinice, activat de fosforibozil-pirofosfat si ATP. </p><p> Produii finali ai cii de biosintez sunt UMP, UDP, UTP, CTP i dezoxi-TMP. </p></li><li><p>Reacii de salvare</p><p>proces costisitor energetic - 10 molecule ATP pentru sinteza unei molecule de AMP. sunt reutilizate elementele de baz ale nucleotidelor: baze azotate i nucleozide.bazele purinice libere sunt reutilizate printr-o reacie de fosforibozilare, prin care sunt transformate n nucleozide monofosfat. </p></li><li><p> Enzima hipoxantin-guanin fosforibozil transferaz (HGPRT) este reglat prin feed-back de concentraiile AMP i GMP.</p></li><li><p>n cazul nucleotider pirimidinice, reaciile de salvare utilizeaz doar nucleozide (uridina, citidina, timidina i d-citidina), pe care le convertesc prin fosforilare (fosforiltransferaza ATP- dependent) n nucleotide monofosfat. </p><p>Enzima orotat fosforibozil transferaz transform acidul orotic liber n orotidin monofosfat (OMP). </p><p>n ficat predomin sinteza de novo a nucleotidelor Ficatul export baze azotate libere, nucleozide i nucleotide spre alte esuturi (exemplu: esutul nervos, eritrocite), unde sinteza de novo este deficitar, n schimb sunt posibile reaciile de salvare. </p></li><li><p>Biosinteza deoxiribonucleozidelor Se reduce a grupareai hidroxil din poziia 2 a ribozei ribonucleozidelor difosfat. XMP XDPXDP dXDPEnzima complex : ribonucleotid reductaz. este activ doar atunci cnd celula sintetizeaz activ ADN. Echivalenii reductori - cofactor enzimatic, tioredoxina redus (o protein mic), ce posed dou grupri SH reductoare, care dup reducerea ribozei, formeaz o punte disulfidic, caracteristic tioredoxinei oxidate. Tioredoxina oxidat + NADPH,H tioredoxin redus</p></li><li><p>reglare prin feed-back de produii de reacie obinui: dATP, dGTP dCTP i dTTP. Deoxiadenozina, deoxiguanozina i deoxitimidina sunt toxici pentru celulele mamiferelor, inhibnd sinteza ADN i astfel replicarea celular. Catabolismul nucleotidelor Acizii nucleici sunt hidrolizai de nucleaze la nucleotide, Nucleotidele sunt hidrolizate de nucleotidaze la nucleozide, nucleozidele sub aciunea fosforilazelor se transform n bazele azotate corespunztoare i riboz-1-fosfat. Bazele azotate purinice sunt catabolizate la acid uric, produs greu solubil cu puternic potenial antioxidant, bazele azotate pirimidinice se catabolizeaz la produi uor solubili: CO2, NH3 i -aminoacizi (-alanina i acid -aminoizobutiric). </p></li><li><p>Catabolizarea nucleotidelor purinice </p></li><li><p> xantin oxidaza ionul superoxid. Ion - superoxid apa oxigenat enzima superoxid dismutaza. Apa oxigenat este ndeprtat de prezena catalazei. Xantin oxidaza este abundent in ficat (unde acioneaz asupra bazelor azotate endogene) i n intestin (cu aciune asupra bazelor azotate exogene). </p></li><li><p>Catabolizarea nucleotidelor pirimidinice </p></li><li><p>- Acidul betaaminoizobutiric metilmalonilsemialdehida, succinil-CoA, eliminarea urinar de acid betaamino-izobutiric crete n urma unor procese de distrugere a ADN cum ar fi n leucemii sau in radioterapie. </p></li><li><p>Acidul uricprodusul final al catabolismului bazelor purinice la om, primate, amfibieni, reptile i psri. La restul mamiferelor, enzima uricaz oxideaz acidul uric la alantoinSe produce aprox 1g de acid uric / zi Aproximativ 75% este excretat prin urin, iar restul este secretat la nivelul tractului gastro-intestinal unde este degradat pn la alantoin sub aciunea enzimelor bacteriene i eliminat n fecale.Concentraia plasmatic de acid uric este de 3-9 mg/100 mL la brbai i 2,5-7 mg/100 mL la femei. Eliminarea urinar &gt;0,5 g acid uric/ zi.este un compus puin solubil, solubilitatea creste mult la trecerea sub form de urat. o urin acid, pH = 5 dizolv 15 mg de acid uric/l urin, o urin neutr cu pH = 7 dizolv o cantitate de peste 10 ori mai mare, 150-200 mg/l urin. depunerile de urat la nivel renal se previn prin alcalinizarea urinii.Solubilitatea uratului de sodiu n ser este de 7mg% la pH fiziologic, astfel c orice mic depire va precipita uraii. La brbai concentraia este n medie mai mare cu 1mg% dect la femei i crete cu vrsta. Concentraia acidului uric plasmatic este mai mare la persoanele care au o diet bogat n proteine, acizi nucleici (carne) precum i la consumatorii de alcool.</p></li><li><p>Patologia catabolismului purinelor A. Hiperuricemiilevalori 20-25 g duc la depirea limitei de solubilitate i depunerea cristalelor de urat de sodiu la nivelul articulaiilor extremitilor i n esutul interstiial renal sub form de tofi gutoi, fenomen nsoit de dureri acute. Cristalele pot fi vizualizate n lichidul sinovial. 1. Creterea produciei de urat se realizeaz datorit:creterii activitii enzimelor fosforibozil pirofosfat sintetaza i fosforibozilpirofosfat amidotransferaza, sau creterea concentraiei substratului su, fosforibozil pirofosfatul.creterii turnoverului sau distruciei celulare creterea ratei catabolismului acizilor nucleici ca urmare a scderea activitii cii de salvare a nucleotidelor, datorit absenei sau ineficienei enzimei HGPRT (hipoxantin-guanozin fosforibozil transferazei)creterea activitii xantin-oxidazei Circumstane:boli metabolice congenitale: sindromul Lesh-Nyhan (deficit de HGPRT), creterea activitii fosforibozil pirofosfat sintetazei, deficitul de glucozo-6-fosfat fosfatazei (boala Van Gierke) creterea activitii xantin-oxidazei.creterea ingestiei de purine;accelerarea catabolismului acizilor nucleici: boli maligne, medicamente citotoxice, psoriazis, boli mieloproliferative, boli limfoproliferative (leucemii, limfoame), carcinomatoz, degradarea ATP-ului (hipoxie sau consum de alcool).</p></li><li><p>2. Scderea eliminrii uratului: Scade rata filtrrii glomerulare indiferent de cauz, retenie de urat.secreia tubular distal. Acidul lactic, acidul 3-hidroxibutiric i unele medicamente (ca de exemplu diureticele tiazidice) se afl n competiie cu uratulOrice situaie care produce acidoz este asociat cu hiperuricemia.Majoritatea medicamentelor cu efect uricozuric scdere a reabsorbiei tubulare de urat.Circumstane:hiperuricemia familial juvenil;boli renale de diverse etiologii;medicamente sau alte substane: diuretice tiazidice, salicilai (doze mici), plumbul, acizii organici (acidul lactic, cetoacizii). </p></li><li><p>B. Guta</p><p>principala afeciune n care este implicat hiperuricemia. reprezint de fapt un grup de boli metabolice n cadrul crora simptomele i semnele de boal sunt rezultatul depunerii tisulare a unor depozite formate din cristale de urat de sodiu monohidrat.se caracterizeaz prin atacuri recurente de artrit monoarticular, fiind mai frecvent ntlnit la brbai. Simptomele acute sunt datorate microtraumatismelor sau modificrilor metabolice locale determinate de acumularea acestor cristale. Cristalele sunt fagocitate de ctre leucocite i macrofage i produc leziuni membranare leucocitare. Eliberarea lizozimului i a altor mediatori ai rspunsului inflamator acut (citokine, prostaglandine, radicali liberi) determin manifestri locale i sistemice de gut. Aceste depozite de urat n esuturile moi poart numele de tofi gutoi.deteriorare a excreiei renale i o eliminare deficitar a uratului. De asemenea, ei dezvolt adesea calculi renali formai din acid uric i urai dar formarea acestora este favorizat de deshidratare i de scderea pH-ului urinar.</p></li><li><p>Diagnosticul de laborator al gutei se realizeaz prin:creterea concentraiei plasmatice a acidului uric. Un numr mic de pacieni prezint totui valori normale ale acidului uric seric.examenul lichidului sinovial i examinarea microscopic a acestuia. Msuri terapeutice n cazul gutei:evitarea consumului de alimente care cresc acidul uric plasmatic: diet hiper-proteic, alcool.scderea n greutate;administrarea de inhibitori ai sintezei de urat: allopurinolul.</p></li><li><p>- Allopurinolul - analog structural al hipoxantinei, ce inhib competitiv activitatea xantin oxidazei. - Catabolismul purinic este blocat la nivelul xantinei, care fiind mai solubil dect acidul uric se elimin urinar mult mai uor. Alte msuri terapeutice- alcalinizarea urinii pentru a reduce riscul formrii calculilor;- administrarea de aniinflamatoare nesteroidiene (de exemplu indometacin) n faza acut, faz n care este contraindicat administrarea allopurinolului </p></li><li><p>C. Sindromul Lesh - Nyhamboal congenital grav - defect genetic al hipoxantin-guanin-fosforibozil-transferazei (HGPRP) ce reduce parial sau total activitatea enzimei. blocheaz total reaciile de salvare ale nucleotidelor, este amplificat sinteza de novo a nucleotidelor, ce vor fi catabolizate la acid uric. Boala se asociaz cu o cretere a produciei de purine, hiperuricemie, litiaz cu acid uric, gut i tulburri neurologice. Aceti pacieni prezint retardare mintal sever cu tulburri de comportament caracterizate n special prin automutilare.Prognosticul pe termen lung al acestor pacieni este nefavorabil. Totui, se poate ncerca administrarea de allopurinol care s previn guta i formarea calculilor urinari, tratament ce nu are nici un efect asupra tulburrilor neurologice.D. HipouricemiileSunt determinate fie de o scdere a produciei, fie de o cretere a excreiei. Scderea produciei are la baz fie defecte ale enzimelor implicate n catabolismul bazelor purinice: xantin oxidaza, purin nucleozid fosforilaza (asociat i cu imunodeficien), fie boli hepatice severe. n cazul unui defect al xantin oxidazei, generat de o mutaie genetic, sau de o afectare grav a ficatului, boala se manifest prin xantinurie i litiaz cu xantin. Creterea excreiei se datoreaz fie unui defect n transportul tubular (sindromul Fanconi, boala Wilson), fie unor medicamente: antiinflamatoare nesteroidiene (fenilbutazona), medicamente uricozurice.E. Sindromul imunodeficitar severSe manifest prin reducerea i disfuncionalitatea limfocitelor T i B, fapt ce reduce aproape total funcionalitatea sistemului imunitar. Este o boal congenital, astfel c nou-nscutul este vulnerabil fa de orice agent patogen. Boala se datoreaz defectului enzimei adenozin-dezaminaz sau a enzimei purin nucleozid fosforilaz. n ambele cazuri se acumuleaz dGTP i dATP, care inhib ribonucleotid reductaza, blocnd astfel sinteza de nucleotide pentru sinteza ADN. </p></li><li><p>Patologia metabolismului nucleotidelor pirimidinice aciduria orotic defecte congenitale ale enzimelor orotat fosforiboziltransferaza sau orotidilat decarboxilaza, fapt ce blocheaz sinteza de nucleotide pirimidinice la nivelul acidului orotic, care se acumuleaz n snge i se elimin urinar. Boala este periculoas prin deficitul de nucleotide pirimidinice creat. Pacienii depind de aportul extern i sunt tratai cu doze mari de uridin, administrat pe cale oral.</p><p>Substane chemoterapeutice ce interfer cu metabolismul nucleotidelorse folosesc inhibitori ai enzimelor importante, implicate n metabolismul nucleotidelor, care dup structura sau rolul funcional se mpart n: antimetabolii, antifolai, antagoniti ai glutaminei, virustatice. A. AntimetaboliiiSunt substane cu structur analoag cu a purinelor sau pirimidinelor, astfel c inhib prin inhibiie competitiv enzimele implicate n metabolismul normal al nucleotidelor. 6-Mercaptopurina, 5-Fluorouracilul, Citozin-arabinozi...</p></li></ul>