סינתזת פורין

בעזרת סינתזת פורין כל היצורים החיים מייצרים פורינים. פורין הוא מרכיב בבסיסי ה- DNA גואנין ואדנין, כמו גם נשא האנרגיה החשוב ATP.

מהי סינתזה של פורין?

סינתזת הפורין היא תהליך ביוכימי, שבסופו נוצרים פורינים. פורינים הם תרכובות אורגניות המופיעות בכל היצורים החיים. הפורינים מיוצרים מחומר הגלם α-D-ribose-5-phosphate. התא האנושי ממיר את החומר בכמה שלבים. אנזימים מזרזים תהליך זה ומסייעים בהמרת מוצר ביניים אחד למשנהו.

ראשית, אנזים ממיר את ה- α-D-ribose-5-phosphate ל- α-D-5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate (PRPP) על ידי הרחבת המולקולה. אחרי זה המרה של PRPP וגלוטמין ל- 5-פוספוריבוסילמין וגלוטמט. אז הגוף כבר לא יכול להשתמש בחומרים לסינתזה של מוצרים אחרים, אלא רק לסינתזת הפורין.

תוספת של גליצין יוצרת ריבונוקליאוטיד אמיד גליצין, שהופך אנזים לריבונוקליאוטיד פורמיל-גליצין ואח"כ ממיר אותו לזרחן amidine זרחן וחומצה גלוטמית. מוצרי הביניים 5-aminoimidazole ribonucleotide, 5-aminoimodazole-4-carboxylatribonucleotide, SAICAR, AICAR ו- FAICAR מייצרים סוף סוף אינוסין מונופוספט (IMP). התאים יכולים להשתמש ישירות ב- IMP כדי לייצר אדנוזין, גואנין וקסנטוסין.

פורינים אינם קיימים כמולקולות חופשיות, אך קשורים תמיד למולקולות אחרות בצורה של נוקלאוטידים. מולקולת הפורין המוגמרת מורכבת מפחמן דו חמצני, גליצין, פעמיים חומצה 10-פורמילטטרה-הידרופולית, גלוטמין וחומצה אספרטית.

פונקציה ומשימה

חלק מהמידע הגנטי המאוחסן בחומצה deoxyribonucleic (DNA) מורכב מפורינים. ה- DNA מורכב מאבני בניין, נוקלאוטידים. אלה מורכבים ממולקולת סוכר (deoxyribose), חומצה זרחתית ואחד מארבעה בסיסים. הבסיסים אדנין וגואנין הם בסיסים פורין: המבנה הבסיסי שלהם הוא פורין שאליו נקשרות מולקולות אחרות.

בנוסף, פורין הוא מרכיב של אדנוזין טריפוספט (ATP). זהו מקור האנרגיה העיקרי באורגניזם האנושי. אנרגיה מאוחסנת כימית בצורה של ATP והיא זמינה למשימות רבות. השרירים משתמשים ב- ATP לתנועה, כמו גם תהליכי סינתזה ותהליכים אחרים. בשרירים, ל- ATP יש גם השפעה של פלסטאי: הוא מבטיח כי חוטים של השרירים יכולים להיפרד זה מזה. המחסור ב- ATP לאחר המוות גורם אפוא למוות קפדני.

על מנת לשחרר את האנרגיה הכבולה, התאים והאברונים מפצלים את ה- ATP לדיפוספט אדנוזין ומונופוספט אדנוזין. המחשוף משחרר כ- 32 kJ / mol. יתר על כן, ATP משמש להעברת אותות. בתוך תאים יש לו תפקיד בוויסות המטבוליזם. לדוגמא, הוא משמש כקובסובסטרט של קינאזים, הכולל גם את החלבון קינאז עם גירוי אינסולין, הממלא תפקיד בקשר עם סוכר בדם. מחוץ לתאים, ATP משמש כאגוניסט על קולטנים purinergic ומסייע בהעברת אותות לתאי עצב. ATP מופיע, בין היתר, בהעברת האות בהקשר של ויסות זרימת הדם והתגובה הדלקתית.

מחלות ומחלות

סינתזת פורין היא תהליך ביוכימי מורכב בו טעויות יכולות להתרחש בקלות. על מנת שנוצר פורין, אנזימים מיוחדים צריכים להמיר בהדרגה את החומרים השונים. מוטציות יכולות לגרום לכך שאנזימים אלו אינם מקודדים כראוי. החומר הגנטי מכיל מידע על האופן בו התאים צריכים לסנתז את האנזימים. אנזימים מורכבים מחלבון אשר בתורו מורכב משרשראות ארוכות של חומצות אמינו. כל חומצת אמינו חייבת להיות במקום הנכון כדי שהאנזים יהיה בצורה הנכונה ויתפקדו כראוי.

טעויות יכולות להתרחש לא רק בייצור האנזימים, אלא גם בקוד הגנטי.מוטציות מבטיחות כי המידע המאוחסן מוביל לשרשרות של חומצות אמינו לקויות או לא שלמות. מוטציות כאלה יכולות להשפיע גם על האנזימים המעורבים בסינתזת פורין. המחלות הנובעות מכך נופלות בקטגוריה של מחלות מטבוליות והן תורשתיות.

מוטציה בגן PRPS1, למשל, גורמת להפרעה בסינתזת הפורין. קודי PRPS1 עבור האנזים ריבוז פוספט דיפוספוקינאז. המוטציה גורמת לאנזים להיות פעיל מדי. באמצעות תהליכים שונים, פעילות יתר זו מגדילה את הסיכון לגאוט. גאוט (אוריקופתיה) היא מחלה לסירוגין. גאוט כרוני מתפתח לאחר מספר התפרצויות חריפות. המחלה הורסת את המפרקים; השינויים בכפות הידיים והרגליים נראים לעיתים קרובות במיוחד בבירור. כאבים במפרקים, דלקת וחום הם גם תסמינים של גאוט. בנוסף, עיוותים במפרקים, ירידה בביצועים, אבנים בכליות ואי ספיקת כליות יכולים להתבטא בטווח הארוך.

עם זאת, סינתזת פורין לקויה לא יכולה להתבטא רק בגן. מוטציה נוספת בגן PRPS1 גורמת לירידה בפעילות האנזים ריבוז פוספט דיפוספוקינאז. כתוצאה מכך מתרחשת תסמונת רוזנברג-צ'וטוריאן. מוטציה זו היא גם סיבה אפשרית לסוג מסוים של חירשות.

גנים אחרים מקודדים גם את האנזימים המעורבים בסינתזת פורין. הגן ADSL הוא גם אחד מהם. מוטציות בגן ADSL מביאות לחסר אדנילוסוקצינאט lyase. מחסור זה הוא מחלה תורשתית נדירה והיא עוברת בירושה כתכונה רצסיבית אוטוזומלית. המחלה מתבטאת בילודים, אך היא יכולה להופיע רק בילדות. המחלה אינה ספציפית למדי, למשל במוגבלות שכלית, אפילפסיה והפרעות התנהגות הדומות לאוטיזם.

מוטציות בגן ATIC יכולות גם לשבש את סינתזת הפורין. קטע זה של המידע הגנטי מקודד לחלבון הסינתזה הפורין הדו-פונקציונאלי, מה שמוביל להתפתחות של ריבוזידוריה AICA. הספרות מתעדת רק מקרה אחד של אינטליגנציה מופחתת, עיוורון מולד ושינויים בצורת הברכיים, המרפקים והכתפיים.