嘌呤代谢

嘎嘎代谢是指合成和分解存在于许多生物体中的嘌呤的代谢途径。

嘌呤在生物学上被合成为核苷酸，特别是核苷，即连接到核糖 5-磷酸的碱基。 腺嘌呤和鸟嘌呤均衍生自核苷酸肌苷一磷酸 (IMP)，这是该途径中xxx个具有完全形成的嘌呤环系统的化合物。

肌苷一磷酸是通过复杂的途径在预先存在的磷酸核糖上合成的。 嘌呤环的碳原子和氮原子的来源，分别为5个和4个，来自多个来源。 氨基酸甘氨酸贡献了它所有的碳 (2) 和氮 (1) 原子，还有来自谷氨酰胺 (2) 和天冬氨酸 (1) 的额外氮原子，以及来自甲酰基 (2) 的额外碳原子，它们从 辅酶四氢叶酸为 10-甲酰四氢叶酸，碳原子来自碳酸氢盐 (1)。 甲酰基在嘌呤环系统中构建碳 2 和碳 8，它们充当两个氮原子之间的桥梁。

一个关键的调控步骤是通过核糖磷酸焦磷酸激酶产生 5-磷酸-α-D-核糖基 1-焦磷酸 (PRPP)，该酶被无机磷酸盐激活并被嘌呤核糖核苷酸灭活。 这不是嘌呤合成的关键步骤，因为 PRPP 也用于嘧啶合成和补救途径。

xxx个关键步骤是 PRPP、谷氨酰胺和水反应生成 5'-磷酸核糖胺 (PRA)、谷氨酸和焦磷酸盐 - 由氨基磷酸核糖转移酶催化，该酶被 PRPP 激活并被 AMP、GMP 和 IMP 抑制。

PRPP + L-谷氨酰胺 + H2O → PRA + L-谷氨酸 + PPi

在第二步中，PRA、甘氨酸和 ATP 反应生成 GAR、ADP 和焦磷酸盐 - 由磷酸核糖胺-甘氨酸连接酶（GAR 合成酶）催化。 由于 PRA 在 PH 7.5 和 37 °C 下的半衰期为 38 秒的化学不稳定性，研究人员认为该化合物在体内从氨基磷酸核糖转移酶转移到 GAR 合成酶。

PRA + 甘氨酸 + ATP → GAR + ADP + Pi

第三种是由磷酸核糖甘氨酰胺甲酰转移酶催化的。

GAR + fTHF → fGAR + THF

第四种是由磷酸核糖甲酰甘氨脒合酶催化的。

fGAR + L-谷氨酰胺 + ATP → fGAM + L-谷氨酸 + ADP + Pi

第五个是由 AIR 合成酶（FGAM 环化酶）催化的。

fGAM + ATP → AIR + ADP + Pi + H2O

第六种是由磷酸核糖氨基咪唑羧化酶催化的。

空气 + CO2 → 空气 + 2H+

第七种是由磷酸核糖氨基咪唑琥珀酰甲酰胺合酶催化的。

CAIR + L-天冬氨酸 + ATP → SAICAR + ADP + Pi

八由腺苷酸琥珀酸裂合酶催化。

SAICAR → AICAR + 富马酸盐

产品 AICAR 和富马酸盐进入两个不同的途径。 AICAR 作为第九步的反应物，而富马酸盐被输送到柠檬酸循环，柠檬酸循环可以跳过二氧化碳释放步骤以产生苹果酸盐。 富马酸转化为苹果酸是由富马酸酶催化的。 通过这种方式，富马酸盐将嘌呤合成与柠檬酸循环联系起来。

第九个由磷酸核糖氨基咪唑甲酰胺甲酰转移酶催化。

AICAR + fTHF → FAICAR + THF

最后一步由肌苷单磷酸合酶催化。

FAICAR → IMP + H2O

在真核生物中，第二、第三和第五步由三功能嘌呤生物合成蛋白腺苷 3 催化，该蛋白由 GART 基因编码。

第九步和第十步都是由一种名为双功能嘌呤生物合成蛋白 PURH 的蛋白质完成的，该蛋白质由 ATIC 基因编码。

• IMP 脱氢酶 (IMPDH) 将 IMP 转化为 XMP
• GMP合酶将XMP转化为GMP
• GMP 还原酶将 GMP 转化回 IMP

• 腺苷酸琥珀酸合酶将 IMP 转化为腺苷酸琥珀酸
• 腺苷酸琥珀酸裂解酶将腺苷酸琥珀酸转化为 AMP
• AMP 脱氨酶将 AMP 转化回 IMP

嘌呤由几种酶代谢：

• 核酸酶释放核苷酸
• 核苷酸酶产生鸟苷
• 嘌呤核苷磷酸化酶将鸟苷转化为鸟嘌呤
• 鸟嘌呤酶将鸟嘌呤转化为黄嘌呤
• 黄嘌呤氧化酶（黄嘌呤氧化还原酶的一种形式）催化黄嘌呤氧化成尿酸

• 核酸酶释放核苷酸
  • 核苷酸酶产生腺苷，然后腺苷脱氨酶产生肌苷
  • 或者，AMP 脱氨酶产生肌苷酸，然后核苷酸酶产生肌苷
• 嘌呤核苷磷酸化酶作用于肌苷产生次黄嘌呤
• 黄嘌呤氧化酶催化次黄嘌呤向黄嘌呤的生物转化
• 黄嘌呤氧化酶作用于黄嘌呤