Resumo_Biossintese e degradação de nucleotideos

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Biossíntese e degradação de nucleotídeos 
Os nucleotídeos apresentam uma variedade de importantes funções em todas as células. Eles são precursores do DNA e do RNA; são carreadores essenciais de energia química; são componentes dos cofatores NAD, FAD, S-adenosilmetionina e coenzima A, assim como de intermediários biossintéticos ativados, como UDP-glicose e CDP-diacilglicerol; e alguns deles, como o Camp e o cGMP, são também segundos mensageiros celulares.
A captação de bases púricas e pirimídicas da dieta é mínima. A dieta contém ácidos nucleicos, e o pâncreas secreta deoxirribonuclease e ribonuclease, juntamente com enzimas proteolíticas e lipolíticas. Isso permite que ácidos nucleicos digeridos sejam convertidos em nucleotídeos. As células epiteliais intestinais contêm atividade de fosfatase alcalina, a qual converte nucleotídeos em nucleosídeos. Outras enzimas, dentro das células epiteliais, tendem a metabolizar os nucleosídeos em ácido úrico, ou a recuperá-los para suas próprias necessidades. 
biossíntese de purinas
Os dois nucleotídeos púricos precursores dos ácidos nucleicos são 5’-monofosfato de adenosina (AMP; adenilato) e 5’-monofosfato de guanosina (GMP, guanilato), os quais contêm as bases púricas adenina e guanina. 
As bases púricas são produzidas de novo por rotas metabólicas que utilizam aminoácidos como precursores e produzem nucleotídeos. A maioria das sínteses de novo ocorre no fígado, e as bases nitrogenadas e os nucleotídeos são, então, transportados para outros tecidos por células sanguíneas vermelhas. O cérebro também sintetiza quantidades significativas de nucleotídeos. Como a rota de novo necessita de seis ligações ricas em energia por purina produzida, uma rota de recuperação, a qual é utilizada por muitos tipos celulares, pode converter bases livres e nucleosídeos em nucleotídeos.
síntese de novo de nucleotídeos púricos 
As purinas são formadas a partir da forma ativada da ribose (5-fosdorribosil-1-pirofosfato – PRPP) que é sintetizada a partir de ATP e ribose-5’-fosfato, a qual é produzida a partir de glicose pela rota da pentose-fosfato. 
FOSFORILAÇÃO DE AMP E GMP
AMP e GMP podem ser fosforilados para os níveis de di e trifofasto. A produção de nuclosídeos difosfato necessita de nucleosídeo monofosfato-quinase, enquanto a produção de trifosfato necessita de nuclosídeo difosfato-quinases, as quais são ativas com uma ampla faixa de nucleosídeos-difosfato. Os nuclosídeos púricos trifosfato também são utilizados para os processos, na célula, que necessitam de energia e também como precursores para a síntese de RNA. 
REGULAÇÃO DA SÍNTESE DE PURINA
A regulação ocorre em vários sítios. Quatro enzimas-chaves são reguladas: PRPP-sintetase, amidofosforribosil-transferase, adenilossuccinato-sintetase e IMP-desidrogenase. 
O primeiro mecanismo é exercido sobre a primeira reação que é exclusiva da síntese de purinas: a transferência de um grupo amino para o PRPP para formar 5-fosforribosilamina. Essa reação é catalisada pela enzima alostérica
glutamina-PRPP-amidotransferase, que é inibida pelos produtos finais IMP, AMP e GMP. O AMP e o GMP atuam sinergicamente nessa inibição concertada. Assim, sempre que AMP ou GMP acumulam-se e estão presentes em excesso, o primeiro passo de sua biossíntese a partir de PRPP é parcialmente inibido.
No segundo mecanismo de controle, exercido sobre um estágio posterior, um excesso de GMP na célula inibe a formação de xantilato a partir de inosinato, pela IMP-desidrogenase, sem afetar a formação de AMP. Por sua vez, um acúmulo de adenilato inibe a formação de adenilossuccinato pela adenilossuccinato-sintetase, sem afetar a biossíntese de GMP. Quando os dois produtos estão presentes em quantidades suficientes, o IMP acumula-se e inibe um passo anterior da via; essa estratégia reguladora é chamada inibição sequencial por retroalimentação.
No terceiro mecanismo, o GTP é necessário para a conversão de IMP em AMP, enquanto o ATP é necessário para a conversão de IMP em GMP, arranjo recíproco que tende a equilibrar a síntese dos dois ribonucleotídeos.
O último mecanismo de controle é a inibição da síntese de PRPP pela regulação alostérica da ribose-fosfato-pirofosfocinase. Essa enzima é inibida por ADP e GDP, além de metabólitos de outras vias para as quais o PRPP é o ponto de partida.
Bioquímica – Paula Toneli
ROTAS DE RECUPERAÇÃO DE PURINA
As rotas permitem que bases livres, nucleotídeos sejam facilmente interconvertidos. As principais enzimas são a nucleosídeo-purina-fosforilase, a fosforribosil-transferase e a desaminase.
A nucleosídeo-purina-fosforilase catalisa uma reação de fosforólise da ligação Nglicosídica que liga a base à porção glicídica nos nucleosídeos guanosina e inosina
Assim, guanosina e inosina são convertidas em guanina e hipoxantina, respectivamente, junto com a ribose-1-fosfato. A ribose-1-fosfato pode ser isomerizada a ribose-5-fosfato e, então, a bases livres recuperadas ou degradadas, dependendo das necessidades celulares.
As enzimas fosforribosil-transferases catalisam a adição de um grupo ribose- 5- fosfato a uma base livre, produzindo nucleotídeo e pirofosfato. Duas enzimas fazem isso, a adenina-fosforribosil-transferase (APRT) e a hipoxantina-guanina-fosforribosil-transferase (HGPRT).
A adenosina e o AMP podem ser desaminados por adenosina-desaminase e AMPdesaminase, respectivamente, para formar inosina e IMP. 
A adenosina também é o único nucleosídeo a ser diretamente fosforilado a nucleotídeo pela adenosina-quinase. A guanosina e a inosina devem ser convertidas em bases livres pela nucleosídeo-purina-fosforilase antes de poderem ser convertidas em nucleotídeos pela HGPRT.
Uma porção da rota de recuperação que é importante no músculo é o ciclo do
nucleotídeo purina. O efeito total dessas reações é a desaminação de aspartato a fumarato (quando AMP é sintetizado a partir de IMP e, então, desaminado novamente a IMP pela AMP-desaminase). Sob condições nas quais o músculo deve produzir energia, o fumarato derivado do ciclo do nucleotídeo purina é utilizado de forma anaplerótica para fornecer intermediários ao ciclo TCA e permitir que o ciclo opere em alta velocidade. Deficiências nas enzimas desse ciclo levam a fadiga muscular durante o exercício. 
síntese de nucleotídeos pirimidina 
rotas de novo
Na síntese dos nucleotídeos pirimídicos, a base é sintetizada primeiro e, então, é ligada à porção ribose-5’-fosfato. 
REGULAÇÃO DA SÍNTESE DE NOVO DE PIRIMIDINA 
A etapa regulada da síntese de pirimidina em humanos é a carbamoil-fosfato-sintetase II. A enzima é inibida por UTP e ativada por PRPP. Assim, quando as pirimidinas diminuem em concentração (como indicado pelos níveis de UTP), a CPSII é ativada, e as pirimidinas são sintetizadas. A atividade também é regulada pelo ciclo celular. Quando as células se aproximam da fase S, a CPSII se torna mais sensível à ativação por PRPP e menos sensível à inibição por UTP. No final da fase S, a inibição por UTP é mais pronunciada, e a ativação por PRPP está reduzida. Essas alterações nas propriedades alostéricas da CPSII estão relacionadas ao seu estado de fosforilação. A fosforilação da enzima em um sítio específi co por uma MAP-quinase leva a uma ativação mais fácil da enzima. A fosforilação de um segundo sítio por proteína-quinase dependente de AMPc leva a uma inibição mais fácil da enzima.
recuperação de bases pirimídicas 
As bases pirimídicas normalmente são recuperadas por uma rota de duas etapas. 
Primeiro, uma nucleosídeo-pirimidina-fosforilase não-específica converte bases pirimídicas em seus respectivos nucleosídeos. 
As nucleosídeo-quinases mais específi cas reagem, então, como os nucleosídeos,
formando nucleotídeos
produção de desoxirribonucleotídeos 
Para que ocorra a síntese de DNA, a porção ribose deve ser reduzida a desoxirribose. Essa redução ocorre no nível do dinucleotídeo e é catalisada pela ribonucleotídeo-redutase, a qual necessita da proteína-tiorredoxina. Os desoxirribonucleosídeos difosfato podem ser fosforilados para o nível de trifosfato e utilizadoscomo precursores para a síntese de DNA. 
A regulação da ribonucleotídeo-redutase é muito complexa. A enzima contém
dois sítios alostéricos, um controlando a atividade da enzima e o outro controlando a especificidade do substrato pela enzima. O ATP ligado ao sítio de atividade ativa a enzima; o dATP ligado a esse sítio inibe a enzima. A especifi cidade do substrato é mais complexa. O ATP ligado ao sítio do substrato ativa a redução de pirimidinas (CDP e UDP), para formar dCDP e dUDP. O dUDP não é utilizado para a síntese de DNA, mas é utilizado para produzir dTMP. Uma vez produzido o dTMP, ele é fosforilado a dTTP, o qual, então, se liga ao sítio do substrato e induz a redução de GDP. Quando o dGTP se acumula, substitui o dTTP no sítio do substrato e permite que o ADP seja reduzido a dADP. Esse leva ao acúmulo de dATP, o qual inibirá a atividade total da enzima.
O dUDP pode ser desfosforilado para formar dUMP, ou, de modo alternativo, o
dCMP pode ser desaminado para formar dUMP. O metileno tetraidrofolato transfere um grupo metila para dUMP para formar dTMP. Reações de fosforilação produzem dTTP, um precursor para síntese de DNA e um regulador da ribonucleotídeo-redutase.
degradação de bases púricas e pirimídicas
bases púricas 
A degradação de nucleotídeos púricos (AMP e GMP) ocorre principalmente no fígado. São utilizadas enzimas de recuperação para a maioria das reações. 
As rotas para degradação de adenina e guanina se fundem no ponto da produção de xantina. 
A xantina-oxidase é uma enzima que necessita de molibdênio e utiliza oxigênio molecular e produz peróxido de hidrogênio (H2O2). Existe outra forma de xantina-oxidase que utiliza NAD+ como o aceptor de elétrons. 
Pouca energia é derivada da degradação do anel de purina. Por isso, e pela necessidade de gastar energia pra produzi-lo, é mais vantajoso para as células reciclar e recuperar o anel.
bases pirimídicas 
Os nucleotídeos pirimídicos são desfosforilados, e os nucleosídeos quebrados, para produzir ribose-1-fosfato e as bases pirimídicas livres citosina, uracil e timina. A citosina é desaminada, formando uracil, o qual é convertido em CO2, NH4+ e β-alanina. A timina é convertida em CO2, NH4+ e β-aminoisobutirato. 
Esses produtos da degradação de pirimidina são excretados na urina ou convertidos em CO2, H2O e NH4+ (o qual forma uréia).
excesso de ácido úrico causa gota 
A gota é uma doença das articulações, causada pela concentração elevada de ácido úrico no sangue e nos tecidos. As articulações tornam-se inflamadas, doloridas e artríticas devido à deposição anormal de cristais de urato de sódio.
Os rins também são afetados, pois ácido úrico em excesso se deposita nos túbulos renais. A gota ocorre predominantemente em pessoas do sexo masculino. Sua causa precisa não é conhecida, mas frequentemente envolve uma excreção reduzida de uratos. A deficiência genética de alguma enzima do metabolismo das purinas também pode ser um fator em alguns casos.
A gota pode ser tratada de maneira eficiente por uma combinação de terapias nutricionais e farmacológicas. Alimentos especialmente ricos em nucleotídeos e ácidos nucleicos, como fígado ou produtos glandulares, devem ser removidos da dieta. Um grande alívio dos sintomas pode ser obtido pela administração de alopurinol que inibe a xantina-oxidase, a enzima que catalisa a conversão de
purinas em ácido úrico. O alopurinol é um substrato da xan tina-oxidase, que o converte em oxipurinol (aloxantina). O oxipurinol inativa a forma reduzida da enzima permanecendo fortemente ligado ao seu sítio ativo. Quando a xantina-oxidase é inibida, os produtos de excreção do metabolismo das purinas são xantina e hipoxantina, que são mais hidrossolúveis que o ácido úrico e apresentam menor probabilidade de formar depósitos de cristais.