סינתזת פורין: פונקציה, תפקיד ומחלות

בעזרת סינתזת הפורין, כל האורגניזמים החיים מייצרים פורינים. פורין הוא, בין היתר, מרכיב ב- DNA בסיסים גואנין ואדנין כמו גם של נושא האנרגיה החשוב ATP.

מהי סינתזת פורין?

בעזרת סינתזת הפורין, כל היצורים החיים מייצרים פורינים. פורין הוא, בין היתר, מרכיב ב- DNA בסיסים גואנין ואדנין ושל נושא האנרגיה החשוב ATP. סינתזת פורין היא תהליך ביוכימי שבסופו נוצרים פורינים. פורינים הם תרכובות אורגניות המופיעות בכל האורגניזמים החיים. פורינים נוצרים מהחומר הבסיסי α-D-ריבוז-5-פוספט. התא האנושי ממיר את החומר בכמה שלבים. אנזימים לזרז את התהליך הזה ולסייע בהמרה ממתווך אחד למשנהו. ראשית, אנזים ממיר α-D-ריבוז-5-פוספט ל- α-D-5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate (PRPP) על ידי הרחבת המולקולה. לאחר מכן בעקבות ההמרה של PRPP ו- גלוטמין ל- 5-phosphoribosylamine ו- גלוטמט. בהמשך, הגוף כבר לא יכול להשתמש בחומרים לסינתזה של מוצרים אחרים, אלא רק לסינתזת פורין. תוספת של גליצין יוצרת גליצין amide ריבונוקלאוטיד, אשר אנזים הופך לפורמילגליצין אמיד ריבונוקליאוטיד ואז הופך לפוספוריבוסיל פורמיגליצין אמידין וחומצה גלוטמית. לבסוף, מונוספוזט אינוזין (IMP) נוצר באמצעות חומרי הביניים 5-aminoimidazole ribonucleotide, 5-aminoimodazole-4-carboxylate ribonucleotide, SAICAR, AICAR ו- FAICAR. תאים יכולים להשתמש ישירות ב- IMP כדי ליצור אדנוזין, גואנין וקסנטוזין. פורינים אינם קיימים כחופשיים מולקולות, אך הם תמיד מקושרים למולקולות אחרות בצורת נוקלאוטידים. מולקולת הפורין המוגמרת מורכבת מ פַּחמָן דו תחמוצת, גליצין, פעמיים חומצה 10-פורמילטטרה-הידרופולית, גלוטמין, ו חומצה אספרטית.

פונקציה ומשימה

חלק מהמידע הגנטי השמור ב חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA) מורכב מפורינים. ה- DNA מורכב מאבני בניין הנקראות נוקלאוטידים. אלה מורכבים מ- סוכר מולקולה (deoxyribose), א חומצה זרחתית ואחד מארבעה בסיסים. בסיסי אדנין וגואנין הם בסיסי פורין: עמוד השדרה שלהם נוצר על ידי פורין, שאליו אחרים מולקולות לִקְשׁוֹר. בנוסף, הפורין הוא אבן בניין של אדנוזין טריפוספט (ATP). זהו נושא האנרגיה העיקרי באורגניזם האנושי. בצורה של ATP, האנרגיה מאוחסנת כימית והיא זמינה למשימות רבות. שרירים משתמשים ב- ATP לתנועה כמו גם כמה תהליכי סינתזה ותהליכים אחרים. בשרירים, ל- ATP יש גם השפעה של חומר ייצור: הוא מבטיח כי נימי השרירים יכולים להיפרד זה מזה. היעדר ATP לאחר המוות מוביל אפוא למקפדן מורלי. כדי לשחרר את האנרגיה הכבולה, התאים והאברונים מפצלים את ה- ATP ל אדנוזין דיפוספט ואדנוזין מונופוספט. המחשוף משחרר כ 32 kJ / mol. יתר על כן, ATP משמש להעברת אותות. בתוך התאים הוא לוקח תפקיד בוויסות חילוף החומרים. לדוגמא, הוא משמש כמצע של קינאזות, הכוללות אינסוליןקינאז חלבון מגורה, הממלא תפקיד בהקשר של דם גלוקוז. מחוץ לתאים, ה- ATP משמש כאגוניסט בקולטנים הפורינרגיים ומסייע בהעברת אותות לתאי עצב. ATP מופיע בהעברת אות בהקשר של דם ויסות זרימה והתגובה הדלקתית, בין היתר.

מחלות ומחלות

סינתזת פורין היא תהליך ביוכימי מורכב שבו יכולות להתרחש טעויות בקלות. על מנת שנוצר פורין, התמחה אנזימים חייבים להמיר את החומרים השונים שלב אחר שלב. מוטציות יכולות לגרום לכך אנזימים לא מקודדים כהלכה. החומר הגנטי מכיל מידע על האופן שבו התאים חייבים לסנתז את האנזימים. אנזימים עשויים מחלבון, שבתורו מורכב משרשראות ארוכות של חומצות אמינו. כל חומצת אמינו חייבת להיות במקום הנכון כדי שהאנזים יקבל את הצורה הנכונה ויפעל כהלכה. שגיאות יכולות להתרחש לא רק בייצור אנזימים, אלא כבר בקוד הגנטי. מוטציות מבטיחות שהמידע המאוחסן מוביל לשרשראות חומצות אמינו פגומות או לא מלאות. מוטציות כאלה יכולות להשפיע גם על האנזימים המעורבים בסינתזת הפורין. ההפרעות הנובעות מכך מתחלקות לקטגוריה של מחלות מטבוליות והן תורשתיות. מוטציה ב- PRPS1 גֵן, למשל, גורם להפרעה בסינתזת הפורין. PRPS1 מקודד את האנזים ריבוז פוספט דיפוספוקינאז. המוטציה גורמת לאנזים להיות יתר על המידה. באמצעות תהליכים שונים, פעילות יתר זו מקדמת את הסיכון ל שגדון. שִׁגָדוֹן (אוריקופתיה) היא מחלה המופיעה בפרקים. כְּרוֹנִי שגדון מתפתח לאחר מספר התפרצויות אקוטיות. המחלה הורסת את המפרקים; שינויים בידיים וברגליים לעיתים קרובות נראים לעין במיוחד. כְּאֵב ב המפרקים, דלקת ו חום הם גם בין תסמינים של צנית. בנוסף, עיוותים של המפרקים, ביצועים מופחתים, כליה אבנים ואי ספיקת כליות עלולים להתבטא בטווח הארוך. עם זאת, סינתזת פורין לקויה יכולה לבוא לידי ביטוי ביותר מאשר רק צנית. מוטציה נוספת ב- PRPS1 גֵן גורם להפחתה בפעילות האנזים ריבוז פוספט דיפוספוקינאז. כתוצאה מכך מתרחשת תסמונת רוזנברג-צ'וטוריאן. מוטציה זו היא גם סיבה אפשרית לצורה מסוימת של חירשות. גנים אחרים מקודדים גם את האנזימים של סינתזת הפורין. ה- ADSL גֵן הוא גם אחד מהם. מוטציות בגן ADSL עוֹפֶרֶת לחסר בליאז אדנילוזוקינאט. מחסור זה הוא מחלה תורשתית נדירה והיא עוברת בתורשה באופן אוטוזומלי רצסיבי. המחלה מתבטאת כבר בילודים, אך עשויה להופיע גם אצל ילדות. המחלה מתבטאת באופן לא ספציפי למדי, למשל בנפש פיגור, אֶפִּילֶפּסִיָה והפרעות התנהגות דומות ל אוֹטִיזְם. מוטציות בגן ATIC יכולות גם לשבש את סינתזת הפורין. קטע זה של מידע גנטי מקשקש את חלבון הסינתזה הפורינאית הדו-פונקציונלית, מה שמוביל להתפתחות AICA ריבוזידוריה. הספרות מתעדת מקרה אחד בלבד עם צמצום מודיעיני, מולד עיוורון, ושינויים בצורת הברכיים, המרפקים והכתפיים.