IDP e ITP no
son muy abundantes, pues no se generan a partir de nucleósidos monofosfato
(como ocurre en pirimidinas).
IMP genera AMP
y GMP. Para producir AMP hace falta un cofactor (además del aspartato): el GTP.
Para producir GMP hace falta ATP. Esto se debe a que las células necesitan un
nivel balanceado de ATP y GTP.
El grupo
carbonilo del IMP se activa por GTP (proteína G), se forma adenil-succinato y
se libera fumarato, formando adenilato AMP.
Para dar GMP,
el IMP se oxida a xantinamonofosfato, que es el precursor de guanina (por una
reacción muy parecida a la carbamil-P sintetasa y CTP sintetasa: es la GMP sintetasa).
Ahora AMP y
GMP pasan a ADP y GDP y éstos a ATP y GTP.
Biosíntesis de los desoxirribonucleótidos
Se producen a
partir de los ribonucleótidos. Intervien la ribonucleótido reductasa. Ésta
presenta diferentes cofactores y subunidades según el organismo.
En E.coli hay
dos subunidades: R1 (catalítica: 1 Glu y 3 Cys) y R2 (reguladora: agrupación de
His y Glu con dos átomos de Fe cerca de una Tyr). En otros organismo no está
R2, sino cianocobalamina.
El mecanismo
catalítico es radicálico. Se le quita un electrón y un protón a la cys del
centro catalítico, formando un radical que es el que ataca al ribonucleótido.
La tyr de la
subunidad R2 es la que quita el electrón a la cys, formando un radical de tyr.
El radical que queda en la cys (S-) ataca a la ribosa,quitándole un electrón.
Se forma un radical ribosilo.
Esto se
equilibra perdiendo agua y ya ha aparecido la desoxirribosa. El radical migra a
la posición anterior y resetea.
Se libera la
desorribosa, pues se ha perdido un anclaje con la enzima. En la última etapa se
recupera el electrón a la cys. La enzima se queda casi igual que al principio.
Hay una diferencia: los dos tioles forman un puente disulfuro. Esto hace que la
enzima no pueda empezar otro ciclo. El puente disulfuro debe reducirse a dos
tioles separados. Esto lo hace la tiorredoxina-tiorredoxina reductasa. Este
sistema gasta NADPH.
Por esto, la
biosíntesis de desoxirribonucleótidos requiere NADPH.
En algunos
organismos la fuente de radicales es la adenosilcobalamina, no una tirosina.
Dado que las
enzimas primordiales se inactivaban por el oxígeno, la existencia de una
arquitectura proteica común para las ribonucleótidos reductasas sugiere que las
proteínas se incorporan al mundo de RNA antes de que el DNA hubiese
evolucionado como forma estable de almacenamiento de la información genética.
Biosíntesis del timidilato (dTMP)
Se produce a
partir de dUMP. La diferencia de T con respecto a U es la presencia de un
metilo en posición 5’
(el donador del metilo es el metilentetrahidrofolato). Se genera el timidilato
(dTMP).
El
tetrahidrofolato está actuando transfiriendo electrones. Se genera dihidrofolato,
que pasa a tetrahidrofolato (depende de NADPH) y éste se carga a
metilentetrahidrofolato (el donador es serina).
Este ciclo es
específico para construir el DNA. Los inhibidores de estas enzimas se utilizan
en la quimioterapia. Hay dos puntos de ataque: timidilato sintasa (se utiliza
fluorouracilo) y dihidrofolato reductasa (aminopteria y metrotexato: Ki = 1nM,
por lo que es muy selectivo). El bloqueo de la timidilato sintasa por
fluorodesoxiuridilato es un ejempli de inhibición suicida (modificación covalente
o estable del centro catalítico).
Regulación de la biosíntesis de novo de los
nucleótidos y su reciclaje
La biosíntesis
de novo de las pirimidinas tiene un control alostérico por inhibición. La ATC depende de la
concentración de aspartato. Las subunidades reguladoras son dímero y las
catalíticas son trímeros.
