Нуклеопротеидтердің қорытылуы және қорытылған өнімдерінің сіңірілуі.

Нуклеопротеиндер – бұл күрделі белоктар, олардың белок емес компоненттері нуклеин қышқылдары - ДНҚ (дезоксирибонуклеин қышқылы) немесе РНҚ (рибонуклеин қышқылы) болып табылады. Тірі ағзада нуклеин қышқылдары диссоцияцияланған қалыпта болады. Олардың белоктық компоненттерінің құрамында өте көп мөлщерде оң зарядталған аминоқышқылдар – аргинин және лизин болады. Сондықтан оларды поликатиондықтарға (гистондарға) жатқызады. Белоктық компонентері жай белоктар тәріздес алмасады.

Нуклеин қышқылдары, ағзада, тұрақты түрде жаңарады. Қалыпты жағдайда олардың синтезі мен ыдырауы динамикалық тепе-теңдікте болады.

Нуклеин қышқылдарының ыдырауы нуклеаза әсерінен 3',5'-фосфодиэфирлік байланыстың гидролизденуінен басталады:

- ДНКазалар - ДНҚ-ларды ыдыратады

- РНКазалар – РНҚ-ларды ыдыратады

ДНҚ-аза және РНҚ-аза бөлінеді:

- экзонуклеаза (5' и 3');

-эндонуклеаза – мононуклеотидтік кезектесулерге спецификалық болады, жоғары спецификалық - рестриктазалар да - гендік инженерияда қолданылатын, кездеседі.

Ыдырау, ары қарай, мононуклеотидтен нуклеотидаза әсерінен фосфаттық топты бөліп нуклеозидтер түзілуі арқылы өтеді.

Нуклеозид нуклеозидаза ферменті қатысуымен азоттық негізге және пентозаға гидролизденеді, бірақ жиі жағдайда фосфоролиз өтеді – бұл кезде азоттық негізге және фосфорибозаға дейін ыдырайды.

Нуклеазалар өте көп және ДНК-аза мен РНК-азаларға бөлінеді. Олар бір бірінен әсер ету орындары бойынша ерекшелінеді. Эндонуклеазалар (ішкі 3’,5'-фосфодиэфирлік байланыстарды), экзонуклеазалар (соңдардағы мононуклеотидтерді ыдыратады). Экзонуклеазалардың 2 типі кездеседі: 3'-экзонуклеазалар - молекуланың 3'-соңындағы мононуклеотидті ыдыратады, және 5'-экзонуклеазалар - олар 5'-соңындағы мононуклеотидтерді ыдыратады.

Нуклеазалар арнайылылығы бойынша да бір бірінен ерекшелінеді. Асқорытушы нуклеазалар және лизосомалық нуклеазалар төмен спецификалылығы бойынша ерекшелінеді, олардың активті орталығының құрылысы қарапайым. Жоғарыспецификалық нуклеазаның активті орталығы өте күрделі. Олар 4-10 жұптан тұратын бүтін нуклеотидтік кезектесулерді «тануға» және қатаң түрде белгілі бір орындағы бір ғана байланысты үзуге (егер «танылған» бөлік 4 нуклеотидтік жұптан тұратын болса, онда орта есеппен 250 мүмкін байланыстан бір байланыс) қабілетті. Мұндай жоғарыспецификалық ДНК-азаларды рестриктазалар деп атайды. Рестриктазалар «танитын» ДНҚ бөліктері полиндромдық кезектесулер деп аталады. Рестриктазалар гендік инженерияда кең қолданылады.

Нуклеин қышқылдарының катаболизмі жолында түзілетін пентозалар ГМФ-жолдың ІІ этапында жұмсалуы мүмкін.

Азоттық негіздерде ары қарайғы катаболизмге түседі: пуриндіктер (аденин, гуанинге), пиримидиндіктер (тимин, цитозин, урацилге) ыдырайды.

Пуриндік нуклеотидтердің синтезі

Пуриндік нуклеотидтердің биосинтезі туралы түсінік. Пуриндік ядроның бөліктерінің шығу көздері, биосинтездің бастапқы стадиялары Инозин қышқылының АМФ пен ГМФ-тің алғызаты ретіндегісі.

Пуриндік нуклеотидтердің синтезіне әкелетін реакциялардың кезектесу реті 5-фосфорибозил-1-дифосфаттың — ФРДФ (пирофосфаттың — ФРПФ) синтезінен басталады, ол пуриндік және пиримидиндік нуклеотидтер синтезіндегі жалпы алғызат фосфорибозаның синтезінен басталады (сур.8).

Глициндегі амидтік топты ФРДФ-ға 5-фосфорибозил-1-аминді түзіп катализдену реакциясы пуриндік нуклеотидтер синтезінің реттеуші ферменті ФРДФ-амидотрансфераза қатысуымен атқарылады.

Пуриндік нуклеотидтердің синтезінде бос азоттық негіз түзілмейді, ал пуриндік сақина рибозо-5-фосфат қалдығында глицин, глутаминнің амиді, аспарагиннің a-NH₂-тобы, СО₂ және біркөміртекті фрагменттер – метенил-, және формил-Н₄-фолат қатысуымен қалыптасады.

Бірінші пуриндік нуклеотид – инозин қышқылы синтезделеді, ол екі кезектескен реакциядан соң АМФ немесе ГМФ-ке айналады.

Бауыр пуриндік нуклеотидтердің түзілуінің негізгі орны болып табылады. Ол пуриндерді синтездеуге қабілетсіз ұлпаларды – эритроциттерді, полиморфты-ядролық лейкоциттерді, миды жартылай түрде пуриндермен қамтамассыз етеді.

Нуклеозиддифосфаттардың (НДФ) және нуклеозидтрифосфаттардың (НТФ) синтезі АТФ және ферменттер нуклеозидмонофосфатаза (НМФ-аза) және НДФ-киназа қатысуымен өтеді. Мысалы, АМФ-киназа (миокиназа) келесі реакцияны катализдейді:

AMP+ATФ «2AДФ

ГМФ-киназа катализдейді:ГМФ + АТР ® ГДФ +ADP

НДФ-киназа НДФ-ті НТФ-ке айналдырады:

НДФ +ATФ ® НТФ +АДФ

AMФ, ГМФ, ИМФ өзінің синтезінің негізгі реакцияларын кері теріс байланыс принципі механизмі бойынша ингибирлейді. Алғашқы екі фермент пуриндік нуклеотидтердің негізгі жолмен синтезделу реакциясы жылдамдығын реттейді және олардың тежеуі тек АМФ және ГМФ концентрацияларының бір мезгілде жоғарлауында өтеді.

ФРДФ синтезделуінің жылдамдығы келесі 2 факторға тәуелді: рибозо-5-фосфаттың жеткілікті болуына және ФРДФ-синтетазаның активтілігіне, оның активтілігінің реттелуі ФРДФ-амидотрансфераза активтілігінің реттелуімен салыстырғанда физиологиялық маңызы жоғары болады.

Аденилосукцинатсинтетаза және ИMФ-дегидрогеназа ИМФ-тің АМФ пен ГМФ-ке айналу жолының реттеуші ферменті болып табылады. АМФ ИМФ-тің аденилосукцинат түзілуін төмендетеді, ал ГМФ ИМФ-тің ксантозин –5 монофосфатқа айналуын. Сондықтан, аденилдік және гуанилдік нуклеотидтердің тепетеңдік құрамдық мөлщері оларға тәуелді болады. АМФ синтезі жолында ИМФ-тің аденилосукцинатқа айналуы реакциясына ГТФ қажет, ал ксантозин –5 монофосфаттың ГМФ-ке айналуына – АТФ қажет. ИМФ-ті пайдалану жолындағы қайшылы реттелу пуриндік нуклеотидтің біреуінің жетіспеушілігінде екіншісінің синтезін төмендету үшін қызөмет атқарады.

Пуриндік нуклеотидтер «қосымша жолмен» де азоттық негіздерден және нуклеозидтерден синтезделеді. Бұл жол көмекші маңызда болады және нуклеотидтердің жалпы мөлшерінің 10-20% береді. Бұл кезде, нуклеин қышқылдарының катаболизмі процессінде түзілетін «құтқарушы жолда» азоттық негіздер пайдаланылады. Бұл реакцияларды келесі екі фермент катализдейді:

i) аденинфосфорибозилтрансфераза, ол AMФ-тің адениннен және ФРДФ-тан түзілуіне жауап береді:

Аденин + ФРДФ ® AMP + Н₄Р₂О₇

i) гипоксантингуанинфосфорибозилтрансфераза, ол субстрат ретінде гипоксантин мен гуанинді пайдаланады:

Гуанин + ФРДФ ® ГМФ

Гипоксантин + ФРДФ ® ИМФ

Бұл ферменттердің қосарланған әсері нәтижесінде пуриндік алмасудың соңғы өнімдерінің – зәр қышқылының шығымы төмендейді.

Басқа «қосымша жолға» пуриндік нуклеозидтердің АТФ көмегімен фосфорлануы жатқызылады. Мысалы, аденозинкиназа аденозиннің АМФ-ке немесе дезоксиаденозиннің dAMФ-ке фосфорлануы реакциясын катализдейді:

Аденозин + АТФ ® AMФ + AДФ

Пуриндік нуклеотидтердің катаболизмі зәр қышқылының түзілуіне әкеледі. Мононуклеотидтер фосфаттық қалдығын гидролиттік жолмен фосфатаза немесе нуклеотидаза әсерімен нуклеозид түзу арқылы жоғалтады.

Аденозин және инозиннің ары қарай зәр қышқылына айналу жолдары суретте көрсетілген.

Фермент аденозиндезаминазакейде ақаулы мутанттық формада түзіледі, бұл тұқымқуалаушы иммундық жетіспеушілікке әкеледі, себебі лейкоциттердің қызметін реттеуші болып табылады.

Азоттық негіздердің зәр қышқылына айналуына қатысатын соңғы фермент ксантиноксидаза болып табылады. Ол гипоксантинді ксантинге және ксантинді зәр қышқылына дейін молекулалық оттегі қатысуымен тотықтырады. Адамда зәр қышқылы алмасудың соңғы өнімі болып табылады және зәр құрамында ағзадан шығарылады.

Зәр қышқылы зәрдің қалыпты компоненттерінің бірі болып табылады. Тәулігіне ағзада 1 граммға жуық зәр қышқылы түзіледі. Зәр қышқылы зәр құрамында шығарылады, бірақ ол адам ағзасының бүйректерінде интенсивті реабсорбцияға түседі. Қандағы зәр қышқылының концентрациясы тұрақты деңгейде 0.12-0.30 ммоль/л ұсталынады.

Зәр қышқылының қызметі: 1. орталық жүйке жүйесінің күшті стимуляторы болып табылады, оның механизмі гормондар адреналин мен норадреналиннің әсерінің аралық заты қызметін атқаратын фосфодиэстеразаны ингибирлеу арқылы өтеді. Зәр қышқылы бұл гормондардың ОЖЖ-ға әсерін пролонгирлейді (ұзартады); 2. антиоксиданттық қасиетке қабілетті – бос радикалдармен әсерлесуге қабілетті.

Ағзадағы зәр қышқылының мөлшері генетикалық деңгейде бақылауда болады. Зәр қышқылының мөлшері жоғары адамдар жоғары тіршілік тонусы бойынша сипатталады.

Пуриндік нуклеотидтердің de novo синтезіне қатысатын ферменттер полиморфизмі ферменттік активтілігі төмен немесе аллостерлік эффектор әсеріне сезімтал емес белоктардың түзілуімен жүреді. Нәтижесінде пуриндік нуклеотидтердің синтезінің теріс кері байланыс бойынша реттелуі бұзылады. Артық мөлшерде синтезделген нуклеотидтер катаболизмге түседі, сондықтан зәр қышқылының түзілуі жоғарлайды. Осы нәтижелер пуриндердің «құтқару жолымен» активтілігі төмендеу кезінде де пайда болады. Аденин, гуа­нин, гипоксантин қайта пайдаланылмайды, олар зәр қышқылына айналмайды және гиперурикемия дамиды. Гиперурикемия – бұл қансарысуындағы зәр қышқылының мөлшері оның еру деңгейінен жоғары болғандағы жағдайы.

Зәр қышқылының өзі және ерекше түрде оның тұздары – ураттар (зәр қышқылының натрийлік тұздары) суда нашар ериді. Концентрациясының аз ғана мөлшерде жоғарлағанының өзінде олар тұнбаға түсір кристалдана бастайды және тастарды түзеді. Бұл кристаллдарды ағза бөтен объект ретінде қабылдайды. Буындарда олар макрофагтермен фагоциттеледі, ол жасушалар бұл кезде ыдырайды және олардангидролиттік ферменттер бөлініп шығады. Бұл қабыну реакциясы дамуына әкеледі, ол буындардағы күшті ауырсынулардың байқалуларымен өтеді. Мұндай ауру подагра деп аталады. Бүйрек лоханкаларында немесе қуықта урат кристаллдарының тұнуынан болатын басқа ауру зәр-тасы ауруы деп аталады.

Пуриндердің реутилизация процессінің тұқымқуалаушы бұзылуы ер балаларда Леша – Нихен синдромының дамуын дамытады. Бұл синдромда гипоксантингуанинфосфорибозилтрансферазаның активтілігі кенет төмендейді немесе мүлде болмайтыны байқалады. Бұл патология ураттардың 3-6 есе гиперөнімділігі болуымен, бүйректерде тас түзілуімен, ақыл-ес дамуының кешігуімен, агрессиялы мінез-құлқымен және өзіне өзі денесін жарақаттаумен өтеді.

Пуриндік нуклеотидтердің катаболизмі. Зәр қышқылының түзілуі. Пиримидиндік нуклеотидтердің биосинтезі және ыдырауы туралы түсінік. Пуриндік және пиримидиндік нуклеотидтердің биосинтезінің координациясы.

УМФ-тің de novo синтезі 6 кезектескен стадиядан тұрады, негізінен жасуша цитозолында 3 фермент қатысуымен жүреді, оның екеуі полиқызметті:

- бірінші полиқызметті фермент құрамында карбамоилфосфат-синтетаза II (КФС II), аспартаттранскарбамоилаза (АТК) және дигидрооротаза активтілігі болатын домен болады. Ол бұл метаболиттік жолдың алғашқы үш реакциясын катализдейді;

- митохондриялық НAД-тәуелді дегидрооротатдегидрогеназа дигидрооротатты оротатқа тотықтырады;

- оротаттың азоттық негізінің нуклеотидке айналуы және оның УМФ-ке дейін келесі декарбоксилденуін екінші полиқызметті фермент катализдейді. Ол оротатфосфорибозилтрансферазалық және оротатдекарбоксилазалық активтілікті байқатады.

НМФ- және НДФ-киназалар НМФ-ті полифосфорлық туындыларға АТФ фосфатын НМФ-ке ауыстыру есебінен НДФ пен НТФ-ті түзіп айналуы реакциясын катализдейді.

ЦТФ-синтаза УТФ-ті ЦТФ-ке айналдырады, пиримидиндік сақинаны аминдендіру үшін глутаминнің амидтік тобын және АТФ энергиясын пайдалану арқылы.

Бірінші полиқызметті комплекстің 2 ферментінің активтілігі аллостерлік механизммен реттеледі:

КФС II УТФ-пен және пуриндік нуклеотидтермен ингибирленеді, ФРДФ-мен ак­тивтеледі, ал АТК ЦТФ-пен ингибирленеді, АТФ-пен акти­втеледі. Сонымен бірге полиқызметті екі ферменттің сандық мөлшері генетикалық деңгейде репрессия және дерепрессия жолдарымен реттеледі.

Пуриндер тәріздес пиримидиндік азоттық негіздер және нуклеозидтер де нуклеотидтерге «қосымша жолмен» пиримидинфосфорибозилтрансфераза және уридинцитидинкиназа катализдейтін реакциялармен айнала алады.

Пуриндік және пиримидиндік нуклеотидтердің синтезі қатаң түрде координацияланады: ФРДФ екі синтезді де активтендіреді, ал пурин – және пиримидиннуклеотидтердің жиналып қалуы ФРДФ түзілуін кері теріс байланыс механизмі бойынша ингибирлейді.

Сирек кездесетін тұқымқуалаушы ауру — оротацидурия анықталған. Бұл ауруда полиқызметті екінші ферменттің генінің мутациясы нәтижесінде оротаттың УМФ-ке айналуы бұзылады. Зәр құрамында 1,5 г оротат бөлінеді (қалыптағыдан 1000 есе артық) және пиримидиндік нуклеотидтердің жетіспеушілігі дамиды.

Ағзаның ферменттік жүйелері пиримидиндік негіздерді өнімдер түзіп ыдыратуға қабілетті. Цитозин CO₂, NH₃ және b-аланин түзіп ыдырайды.

Тимин урацилге ұқсас ыдырайды, бірақ CH₃-тобы сақталады және b-аланиннің орнына b-аминоизобутират, CO₂ және NH₃ түзіледі.

Тимин тек ДНҚ-да ғана болатындықтан зәрдегі b-аминоизобутираттың мөлшері бойынша ДНҚ ыдырауының интенсивтілігін анықтауға болады.

b-аланин суда жақсы ериді, физиологиялық маңызды, плазмада бос күйінде немесе бұлшықет белоктары – карнозин мен ансериннің құрамына кірістірілген түрде кездеседі.

NH₃ мочевина синтезі үшін пайдаланылады.

Жасушалардың құрамында, қашанда, РНҚ ДНҚ-дан 5-10 есе көп болады. Пролиферленетін жасушалар үшін геном репликациясы дезоксинуклеозидтрифосфаттарды (dНТФ) қажет етеді. Олар пуриндік және пиримидиндік НДФ-лардың дезокситуындыларға тікелей тотықсыздануы жолымен және АТФ –ті пайдаланып dНДФ-киназа қатысуымен кезектесіп фосфорлану арқылы түзіледі.

Барлық рибонуклеотидтердің қалыптасуын рибонуклеотидредуктазалық комплекс катализдейді. Оның құрамында рибонуклеотидредуктазаның (РНР) өзі, белоктық фактор тиоредоксин және оның регенерациясы жүйесі – фермент флавиндік табиғаттағы тиоредоксинредуктаза мен НАДФН болады. НАДФ-тің тікелей тотықсыздандырғышы тиоредоксин болып табылады және оның сульфгидрилдік тобы осы реакция барысында тотығады.

РНР — аллостерлік фермент, оның активтілігі дезоксирибонуклеотидтердің концентрациялық қатынастарына тәуелді. dATP барлық рибонуклеотидтердің қалыптасуының ингибиторы болып табылады. dTMФ-тің dУМФ-тан синтезін тимидилатсинтаза N⁵N¹⁰-метилен-H₄ –фолат қатысуымен катализдейді. Оның есебінен:

а) dУМФ моле­куласына біркөміртекті радикал қосылады;

б) метилендік топ метил тобына қалыптасады.

dTMФ-тің синтезінің жылдамдығы дигидрофолаттың H₄-фолатқа дигидрофолатредуктаза көмегімен қалыптасуы жылдамдығына тәуелді болады.

dУМФ түзілуі екі жолмен атқарылады: dУДФ-ті дефосфорландыру немесе dЦДФ-ті дефосфорландыру және ары қарай dЦМФ-ті dЦМФ-дезаминаза көмегімен гидролиттік дезаминдеу арқылы. Адам ағзасында соңғы жолы басым болады.

Ферменттер РНР және тимидилатсинтазалар мөлшері генетикалық деңгейде индукция механизхмі бойынша реттеледі және ДНҚ-ның синтезінің жылдамдығына тәуелді болады. РНР және тимидилатсинтазалардың жоғары активтілігі тек жасушаның ДНҚ-ны активті синтездеген кезінде байқалады және жасуша көбейіп бөлінуге дайындалады. Дезоксирибонуклеотидтердің кейбір мөлшері тимидинкиназа және дезоксицитидинкиназамен катализденетін «қосымшы жол» реакцияларында да түзілуі мүмкін.

Дата добавления: 2015-07-15