RESUMO - Metabolismo de Nucleotídeos (PROVA 1)

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Metabolismo de Nucleotídeos 
Resumo – Alberto Galdino LoL 
Os nucleotídeos contêm resíduos de ácido fosfórico, de um açúcar (em geral uma pentose: 
Ribose ou 2'-desoxiribose) e de uma base púrica ou pirimídica. Quer as bases púricas quer as 
pirimídicas são anéis heterocíclicos contendo átomos de nitrogênio e carbono. As bases 
púricas podem ser entendidas como constituídas por um anel pirimidina (anel com 6 átomos: 
4C,2N) ligado a um anel imidazol (anel com 5 átomos: 3C,2N). 
 
São bases púricas: 
 Adenina (6-aminopurina) 
 Guanina (2-amino-6-oxipurina) 
 Hipoxantina (6-oxipurina) 
 Xantina (2,6-dioxipurina). 
 
São bases pirimídicas: 
 Citosina (2-oxi-4-aminopirimidina) 
 Uracilo (2,4-dioxipirimidina) 
 Timina (2,4-dioxi-5-metilpirimidina) 
 Ácido orótico (2,4-dioxi-6-carboxipirimidina). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Metabolismo de Nucleotídeos 
Resumo – Alberto Galdino LoL 
Por hidrólise dos nucleotídeos (saída dos resíduos fosfato) geram-se nucleosídeos PÚRICOS
 ou (adenosina, guanosina, inosina, xantosina) PIRIMÍDICOS (citidina, uridina, timidina e 
que contém uma base e a uma ose ligados por uma ligação glicosídica de tipo N. orotidina) 
 
“Um nucleosídeo é constituído por uma base nitrogenada e por uma pentose: a ribose RNA 
ou a desoxirribose DNA. Um nucleosídeo equivale a um nucleotídeo sem o grupamento 
fosfato.” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
No caso dos nucleosídeos púricos as palavras que os designam terminam em “osina” e a 
ligação envolve o átomo N9 da base. A inosina é o nucleosídeo que contém hipoxantina. No 
caso dos nucleosídeos pirimídicos as palavras que os designam terminam em “dina” e a 
ligação envolve o átomo N1 da base. 
 
 Ribonucleosídeos e desoxiribonucleosídeos são essenciais para todas as células 
 São precurssores do DNA e RNA 
 Nucleotídeos servem como transportadores intermediários ativados na síntese de 
alguns carboidratos, lipideos e proteínas 
 Núcleotídeos são componentes estruturais de várias coenzimas, por exemplo: a 
Coenzima A, FAD, NAD+, NADP+. 
 
As bases púricas e pirimídicas que fazem parte dos nucleotídeos podem ser sintetizadas de 
novo ou ser obtidas pela reutilização das bases pré-formadas oriundas do metabolismo 
normal da célula ou da dieta, ou seja, através da rota de salvação. 
 
 
Metabolismo de Nucleotídeos 
Resumo – Alberto Galdino LoL 
A síntese “de novo” do anel purina em células de mamíferos utiliza: 
 aminoácidos como doadores de carbono e nitrogênio 
 tetra-hidrofolato (THF) como doador de um carbono 
 CO2 como doador de carbono. 
 
A via “de novo” para síntese de purina nucleotídeos levando a inosina-5’-monofosfato (IMP) 
consiste de 10 etapas metabólicas. Hidrólise de ATP é necessária para direcionar várias reações 
desta via. No final, a via “de novo” para síntese de purina nucleotídeos é dispendiosa em 
termos moles de ATP utilizados por mol de IMP sintetizado. 
 
→Síntese de Purinas 
Todas as enzimas envolvidas na síntese de purina nucleotídeos estão presentes no citosol. 
Entretanto, nem todas as células (por exemplo, os eritrócitos) são capazes de síntese “de 
novo” de purina nucleotídeos. Na via “de novo”, uma série de reações leva à síntese de IMP, 
que é o precursor de ambos, 
adenosina 5’-monofosfato (AMP) e 
guanosina 5’-monofosfato (GMP). 
 
→Sintese de IMP 
Vários pontos sobre esta via devem ser enfatizados: 5’ -fosforribosil-1-pirofosfato (PRPP) é 
sintetizado a partir da ribose 5-fosfato gerada pela via das pentoses-fosfato. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Metabolismo de Nucleotídeos 
Resumo – Alberto Galdino LoL 
 
Metabolismo de Nucleotídeos 
Resumo – Alberto Galdino LoL 
→Conversão de IMP em AMP e GMP 
IMP, o primeiro ribonucleico formado na via “de novo”, é o precursor comum para asíntese de 
AMP e GMP. Eles são convertidos em ATP e GTP, respectivamente, por nucleosídeo 5’-
monofosfato quinases e nucleosídeo 5’-difosfato quinases, que não são limitantes. 
 Na síntese “de novo” de purina nucleotídeos, a fprmação de 5-fosforribosilamina a 
partir de glutamina e 5’-fosforribosil -1-pirofosfsto (PRPP) é a etapa de comprometimento na 
formação de IMP. 
 A enzima de tecidos humanos tem distintos sítios de ligação de nucleotídeos. Um sítio 
liga especificamente oxipurina nucleotídeos (IMP, XMP, e GMP), enquanto o outro sítio liga 
especificamente aminopurina nucleotídeos (AMP). Quando AMP e GMP (ou IMP) estão 
presentes simultaneamente, a atividade enzimática é inibida sinergisticamente. 
 Entre formação de 5-fosforribosilamina e IMP, não há etapas reguladas conhecidas, 
embora alterações nos níveis de tetra-hidrofolato tenham um efeito sobre a síntese “de novo” 
de purina nucleotídeos. No entanto, há regulação no ponto de ramificação de IMP para AMP e 
de IMP para GMP. 
 
 O ATP geralmente é a fonte 
de fosfatos transferidos 
para formar as moléculas di e tri 
fosfatos, porque está 
presente em maiores 
concentrações do que os outros 
nucleosídeos tri-fosfatos. 
 ADENILATO QUINASE: 
 
 ADENILATO QUINASE: mais 
ativa no fígado e músculo e 
tem função de manter um 
equilíbrio entre AMP, ADP 
e ATP. 
 
 GUANILATO 
QUINASE: 
 
 
Essas enzimas 
monofosfato quinases 
não são específicas para 
ribose ou desoxiribose 
 
 NUCLEOSÍDEO 
DIFOSFATO 
QUINASE: 
 
 
 
 
as enzimas difosfato 
quinases são muito 
específicas (diferente das 
monofosfato quinases) 
Regulação da Sintese de Purinas 
AMP + ATP →← 2 ADP 
GMP + ATP →← GDP + ADP 
GDP + ATP →← GTP + ADP 
CDP + ATP →← CTP + ADP 
Metabolismo de Nucleotídeos 
Resumo – Alberto Galdino LoL 
→Rotas de Salvação ou Vias de Recuperação 
 Purinas oriundas de: 
 Metabolismo normal dos acidos nucleicos celulares 
 Ou oriundas da dieta e que não são degradadas 
 São convertidas em nucleotídeos trifosfato e usados pelo corpo via “rota de 
salvação da purinas”. 
 As bases: hipoxantina, guanina e adenina são convertidos em seus respectivos 
nucleotídeos, via enzimas específicas. 
 
A eficiência do metabolismo normal é demonstrada pela presença de duas “vias de 
recuperação” distintas. Uma via utiliza nucleobases, hipoxantina, guanina e adenina, como 
substratos, enquanto a outra via utiliza nucleosídeos pré-formados como substratos. Cada via 
é específica com relação à nucleobase ou ao nucleosídeo que está sendo “recuperado” 
(salvaged). A “recuperação” de nucleobases requer atividade de fosforribosil transferases que 
utilizam PRPP como doador de ribose fosfato. Existem duas fosforribosil transferases distintas. 
 
Hipoxantina-guanina fosforribosil transferase (HGPRTase) catalisa as reações: 
Hipoxantina + PRPP IMP + PPi 
 
Guanina + PRPP GMP + PPi 
 
Adenina fosforribosil transferase (APRTase) catalisa: 
Adenina + PRPP AMP + PPi 
 
 
 
 
 
“Estas enzimas utilizam o 
PRPP como fonte do 
grupo ribose 5-fosfato 
para formar IMP,GMP e 
AMP – nestas reações a 
liberação do pirofosfato 
(PPi) torna estas reações 
irreversíveis 
OBS: Deficiência de 
HGPRT causa síndrome 
de Lesch-Nyhan.” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nucleosídeos como Adenosina são “recuperados” por Adenosina-quinase, uma 5’-
fosfotransferase que utiliza ATP como doador de fosfato. A especificidade do substrato da 
5’-fosfotransferase varia com a nucleosídeo quinase particular. 
Metabolismo de Nucleotídeos 
Resumo – Alberto Galdino LoL 
→Formação de Ácido Úrico 
 O produto final do metabolismo daspurinas é o ácido úrico (em humanos) 
 Outros mamíferos (exceção dos primatas)o ácido úrido pode ser oxidado. 
A degradação de purina nucleotídeos, nucleosídeos e nucleobases segue uma via comum, que 
leva à formação de ácido úrico. 
 Asenzimas envolvidas na degradação dos ácidos nucléicos, nucleotídeos e 
nucleosídeos variam em especificidade. NUCLEASES são específicas para RNA ou DNA e, 
também, para as bases e a posição do sítio de clivagem nas ligações 3’-5’-fosfodiéster. 
Nucleotidases vão desde aquelas com especificidade relativamente alta, como a 5’-AMP 
nucleotidase, até aquelas com especificidade ampla, como as fosfatases ácida e alcalina, que 
hidrolisarão qualquer um dos 3’- ou 5’-nucleotídeos. AMP deaminase é específica para AMP. 
 Um grupo amino é removido do AMP para produzir IMP, ou da adenosina para 
produzir inosina (hipoxantina-ribose) 
 O IMP e GMP são convertidos em suas formas nucleosídeos inosina e guanosina pela 
ação da 5’nucleotidase 
 A purina nucleosídeo fosforilase converte a inosina em guanosina em suas respectivas 
bases púricas: hipoxantina e guanina 
 A guanosina é desaminada para formar xantina. 
 A hipoxantina é oxidada pela xantina oxidase. A xantina é subsequentemente oxidada 
pela xantina oxidase em ácido úrico, que é o produto final da degradação humana das 
purinas. O ácido úrico é excretado na urina. 
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Resumo – Alberto Galdino LoL 
→Inibidores da Síntese de Purinas 
 Metotrexato: é um análogo estrutural do ácido fólico (vitamina) – compete com o 
ácido fólico 
 A enzima diidrofolato redutase é inibida pelo metotrexato 
 Impede a formação de tetraidrofolato, a partir de diidrofolato 
 Impede a síntese de DNA e RNA, pois os folatos fazem parte da rota da síntese de novo 
de purinas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 O Metotrexato é um Quimioterápico para câncer (leucemia) 
 Inibe a formação de tetraidrofolato 
 Interfere na síntese de nucleotídeos e por sua vez na síntese de DNA e RNA 
 Inibe divisão de células cancerígenas de crescimento rápido 
 Afeta a multiplicação de células normais de crescimento rápido: tecidos fetais, medula 
óssea, pele, trato gastrointestinal e folículos pilosos. 
 
 
 
 
 
 
 
Degradação dos ácidos nucleicos na dieta e intestino 
Ácidos nucleicos são degradados a nucleosídeos 
(ribose ou deoxiribose) ou a bases livres purinas e 
pirimidinas. 
-Então podem ser absorvidos pelas células 
epiteliais da mucosa intestinal. 
 
 
 
 
 
Metabolismo de Nucleotídeos 
Resumo – Alberto Galdino LoL 
→Doenças associadas a degradação de nucleotídeos 
 
Deficiência de adenosina deaminase (ADA) 
Doenças distintas com imunodeficiências estão associadas com defeitos em 
adenosina deaminase (ADA) e purina nucleosídeo fosforilase (PNP), respectivamente. Estas 
enzimas estão envolvidas nas vias de degradação que levam a formação do ácido úrico. Uma 
deficiência em Adenosina Deaminase está associada com uma severa imunodeficiência 
combinada , envolvendo funções de células B e T. A deficiência de ADA surge de mutações em 
vários éxons, que causam os efeitos missense ou nonsense. Em pacientes ADA-deficientes, as 
concentrações intracelulares de dATP e de S-adenosil-homocisteína estão muito aumentadas. 
(O dATP é um inibidor da ribonucleotídeo redutase,e assim, da síntese de DNA). 
 
 
Gota 
Gota caracteriza-se por concentrações elevadas de ácido úrico no sangue e urina, devido a 
uma variedade de anomalias metabólicas, que incluem superprodução de purina nucleotídeos 
ou excreção diminuída de ácido úrico. Muitos dos sintomas clínicos associados com 
concentrações elevadas de ácido úrico surgem, devido à baixa solubilidade do ácido úrico no 
meio aquoso. Cristais de urato de sódio se depositam em articulações das extremidades e no 
tecido renal, e estes eventos tendem a causar sequelas. 
 
 
Deficiência de purina nucleosídeo fosforilase (PNP) 
É uma condição rara, associada com uma forte imunodeficiência celular, não humoral, 
recessiva autossômica. Estão incluídos nessas mutações, troca de padrão de leitura da ORF 
(frameshift) assim como erro na direção da tradução (missense), contudo, a mais comum é a 
mutação pontual Arg234Pro. A deficiência por PNP está associada à imunodeficiência 
envolvendo várias funções de células T, com pouco ou nenhum efeito nas células B. Também 
há a redução na formação de ácido úrico, combinada a níveis aumentados de nucleosídeos e 
nucleotídeos púricos. O dGTP é o principal nucleotídeo que se acumula nas hemácias. 
 
 
Síndrome de Lesch-Nyhan 
É caracterizada por hiperuricemia, produção excessiva de ácido úrico, e problemas 
neurológicos, que podem incluir espasticidade, retardo mental e automutilação. Esta doença 
está associada com uma deficiência muito severa ou total da atividade de HGPRTase. O gene 
de HGPRTase está no cromossomo X; consequentemente, a deficiência é virtualmente limitada 
ao sexo masculino. Pode ocorrer por vários motivos, como a perda da proteína HGPRTase, 
perda da atividade da enzima HGPRTase, “mutantes de Km”) etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Metabolismo de Nucleotídeos 
Resumo – Alberto Galdino LoL 
→Síntese de Pirimidinas 
 Lembrando a síntese das purinas: o anel das purinas era construído sobre uma 
ribose 5-fosfato. 
 Nem todas enzimas usadas na síntese são citosolicas (CPS II “carbamoil fosfato 
sintetase II” é, e CPS I “carbamoil fosfato sintetase I” é mitocondrial). 
 No caso da síntese das pirimidinas, o anel primeiro é sintetizado e depois então é 
ligado à ribose 5-fosfato. 
A síntese “de novo” do anel pirimídico em células de mamíferos 
utiliza aminoácidos como doadores de carbono e nitrogênio, além 
de CO2. Uridina 5’ –monofosfato (UMP) é sintetizado em uma via 
metabólica de seis etapas. Hidrólise de ATP (ou equivalente) é 
necessária para direcionar diversas etapas da via. 
 
 
Nucleotídeo quinases convertem UMP em UTP, que serve 
como substrato para CTP sintase. CTP sintase catalisa a formação de 
CTP a partir de UTP, com glutamina como doador do grupo amino. 
CTP sintetase apresenta cinética sigmoidal homotrópica com 
relação a UTP, enquanto CTP, o produto, é um efetor negativo da 
reação. Regulando CTP sintase, dessa maneira, as células mantêm 
uma razão apropriada entre UTP e CTP para as funções celulares e a 
síntese de RNA. 
 Resumindo, síntese “de novo” de pirimidina nucleotídeos 
requer ASPARTATO como doador de carbono e nitrogênio e 
GLUTAMINA como doador de nitrogênio, e CO2 como doador de 
carbono. Cinco das 6 reações da via ocorrem no citosol da célula, 
enquanto a outra reação ocorre em mitocôndrias. As atividades 
enzimáticas citosólicas residem em proteínas multifuncionais. 
Metabolismo de Nucleotídeos 
Resumo – Alberto Galdino LoL 
UTP é o precursor direto de CTP. 
 Um polipeptídeo e vários domínios 
 A mesma cadeia polipeptídica tem 3 funções enzimáticas 
 Carbamoil fosfato sintetase II 
 Aspartato transcarbamoilase Diidroorotase 
A mesma cadeia polipeptídica tem 2 funções enzimáticas (enzima 
bifuncional) 
 Ororato fosforibosil transferase 
 Oroditilato descarboxilase (OMP descarboxilase) 
O aminoácido glutamina participa como doador de nitrogênio nas 
seguinte rotas: 
- Biossíntese das purinas 
- Biossíntese das pirimidinas 
- O UTP é aminado pela enzima CTP sintase para formar o CTP 
 
Degradação dos nucleotídeos pirimídicos 
 Os anéis das purinas não são clivados nas células humanas 
 No entanto, os anéis de pirimidina podem ser abertos e 
degradados a: 
 Beta-alanina 
 Beta-aminoisobutirato, 
São altamente solúveis 
São precurssores de Acetil CoA e Succinil CoA 
 
 
→Bases Pirimidicas são recuperadas para REGENERAR Nucleotídeos 
Pirimidinas são “recuperadas” por conversão em nucleotídeos pela pirimidina 
fosforribosiltransferase. A reação geral é: 
 
Pirimidina + PRPP pirimidina nucleosídeo 5’ –monofosfato + PPi 
 
 
 
 
 
 
A enzima de eritrócitos humanos utiliza ororato, uracil e 
timina como substratos, mas não citosina. Estas reações 
desviamas bases pirimídicas da via degradativa para a 
formação de nucleotídeo. Quando uma base pirimídica se 
torna disponível para células, há reações competidoras, 
que resultarão em: 
1. Degradação e excreção de produtos, ou 
2. Reutilização das bases para síntese de 
nucleotídeos. 
Por exemplo, quando o fígado recebe uracil, ele é 
rapidamente degradado a β-alanina, enquanto em célula 
tumorais em proliferação, uracil é convertido em UMP. 
Este é o resultado da disponibilidade de PRPP, dos níveis 
enzimáticos e do estado metabólico das células. 
 
 
Metabolismo de Nucleotídeos 
Resumo – Alberto Galdino LoL 
 
 
 
 
Síntese da timidina monofosfato a partir 
do dUMP 
 
 
 
 
 
 
 
Conversão de ribonucleotídeos em desoxiribonucleotídeos 
 A síntese e todos nucleotideos estudados anteriormente foi de ribonucleotídeos, que 
podem ser utilizados na: 
• síntese de RNA 
• Transporte de açúcares (UDP-glicose na síntese de glicogênio) 
 Os desoxiribonucleotídeos são necessários para a síntese de DNA e são sintetizados a 
partir dos ribonucleotídeos difosfato. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ribonucleotídeo redutase 
 Enzima: com 2 subunidades iguais B1 e 2 B2 
 Função: reduzir nucleotídeos difosfato (ADP, GDP, CDP e UDP) 
 Na forma desoxi: dADP, dGDP, dCDP e dUDP 
 A enzima doa átomos de H para reduzir o grupo 2-hidroxila da ribose, 
 TIOREDOXINA (coenzima da ribonucleotideo redutase) repõe os átomos de H, 
reduzindo a enzima novamente 
 NADPH: reduz novamente a tiorredoxina 
 
Regulação da ribonucleotídeo redutase 
 Função: suprir os desoxiribonucleotíedos necessários para a síntese de DNA 
 A enzima apresenta um sítio ativo único 
 E apresenta dois sítios regulatórios 
 O dATP ligando-se ao sítio regulatório, vai inibir a redução dos nucleotídeos difosfato 
 A ligação de nucleotídeos trifosfato (ATP, dATP, dTTP,dGTP) ao sítio de especificidade 
ao substrato -> aumenta a conversão de ribonucleotídeos em desoxiribonucleotídeos a 
medida que são requeridos para síntese de DNA.