Синтетические аналоги азотистых оснований и нуклеозидов через запасные

Синтетические аналоги азотистых оснований и нуклеозидов через «запасные» пути превращаются в нуклеотиды и подавляют синтез ДНК Используются как: Противоопухолевые (цитостатики) Противовирусные 5 -фторурацил меркаптопурин 5 -йоддезоксиуридин ацикловир АЗТ (азидотимидин) 6 -тиогуанин

Пути реутилизации АТФ 1. Нуклеозидкиназа ФРПФ 2. Азотистое 3. ие основан АДФ Нуклеозидмонофосфат ФФн Нуклеозидмонофосфат Гипоксантин/гуанинфосфорибозилтрансфераза

Синдром Леша - Нихана

Синтез нуклеотидов de novo Важную роль играет ФОЛИЕВАЯ КИСЛОТА (витамин В 9, фолацин) Функция: перенос одноуглеродных фрагментов для синтеза нуклеотидов Активная форма: Метил-ТГФК -СН 3 ТГФК, Метилен-ТГФК -СН 2 - например Формил-ТГФК -СНО Метенил-ТГФК -СН=

Недостаточность фолатов Ø Мегалобластная макроцитарная анемия Ø В период беременности – выкидыши, отслойка плаценты, врожденные пороки развития плода

Структурные аналоги (антагонисты) фолиевой кислоты Ø Противоопухолевое действие - метотрексат Ø антибактериальное действие – сульфаниламиды (аналоги ПАБК)

Синтез пуриновых нуклеотидов de novo

Синтез пуриновых нуклеотидов de novo Глюкозо-6 -фосфат ПФП АТФ АМФ Рибозо-5 -фосфат ФРПФ-синтетаза Глн Ключевая реакция ФРПФамидотрансфераза Глу Гли, Глн, Асп Фосфорибозиламин ИМФ СО 2, формил-ТГФК, метенил-ТГФК N Р Р NH 2

Инозинмонофосфат (ИМФ) Синтетаза Асп ГТФ Аденилоянтарная кислота Лиаза фумарат НАД+ ДГ Ксантиловая кислота Глн АТФ Синтетаза АМФ ГМФ АДФ ГДФ АТФ ГТФ

Регуляция синтеза пуриновых нуклеотидов

Нарушения обмена пуринов: гиперурикемия, подагра ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ: n Избыточный синтез пуриновых нуклеотидов (нечувствительность ферментов к регуляторам) n Снижение активности ферментов реутилизации пуринов Патология почек n

ПОДАГРА

Александр Македонский Юлий Цезарь Микеланджело Буонарроти Иван IV ( Грозный) Людвиг ван Бетховен Рафаэль Санти Христофор Колумб Петр I (Великий) Вольтер Галилео Галилей Чарли Чаплин Уинстон Черчилль

Лечение: аллопуринол – ингибитор ксантиноксидазы О 2, Н 2 О 2 Гипоксантин O N HN N N H Ксантин O Ксантиноксидаза О 2 Н 2 О 2 Мочевая кислота O NH HN O O N H N HN O N H

Нарушения обмена пуринов: дефект аденозиндезаминазы n Тяжелый комбинированный (В- и Т-) иммунодефицит

Синтез пиримидиновых нуклеотидов de novo H 2 N — CO — (CH 2)2 — CH —COO- + HCO 3 - + 2 АТФ l NH 3+ Глн Карбамоилфосфатсинтетаза II Ключева я реакция -OOC — (CH 2)2 — CH — COO- + H 2 N — C ~ P + 2 АДФ + Фн l ll NH 3+ О Глу Карбамоилфосфат

Отличия КФС I от КФС II Метаболический путь Синтез мочевины Синтез пиримидинов Распределение в тканях Преимущественно печень Во всех тканях Митохондрии Цитозоль Ионы аммония Амидный азот глутамина Клеточная локализация Источник азота

Синтез пиримидиновых нуклеотидов de novo (продолжение) Карбамоилфосфат + Аспартаткарбамоилтрансфераза Карбамоиласпартат Дигидрооротаза НО 2 Дигидрооротовая кислота НАД+ НАДНН+ ДГ Оротовая кислота Фосфорибозил. ФРПФ трансфераза Оротидинмонофосфат Декарбоксилаза СО 2 УМФ

Синтез пиримидиновых нуклеотидов de novo (продолжение) УМФ УДФ АТФ Глн Глу УТФ ЦТФ-синтетаза ЦТФ Регуляция синтеза пиримидиновых нуклеотидов

Нарушения обмена пиримидинов Болезнь Дефектный фермент Проявления Оротацидурия, Оротатфосфорибозилтип I трансфераза и ОМФ-декарбоксилаза «Оранжевая кристаллурия» , отставание в развитии, мегалобластная анемия Оротацидурия, ОМФ-декарбоксилаза тип II Мегалобластная анемия

Карбамоилфосфат + Аспартаткарбомоилтрансфераза Карбамоиласпартат Дигидрооротаза НО 2 Дигидрооротовая кислота НАД+ НАДНН+ ДГ Оротовая кислота Фосфорибозил. ФРПФ трансфераза Оротидинмонофосфат Декарбоксилаза СО 2 УМФ Пути реутилилизации Уридин УДФ УТФ ЦТФ-синтетаза

Синтез дезоксирибонуклеотидов

Синтез дезоксирибонуклеотидов (продолжение) H 2 O АДФ (НДФ) д. АДФ Рибонуклеозиддифосфат- (д. НДФ) редуктаза Тиоредоксин SH НАДФ+ Тиоредоксин SH S Тиоредоксинредуктаза S НАДФНН+

Синтез тимидиловых нуклеотидов ЦДФ УДФ д. ЦДФ д. УДФ д. ЦМФ Тимидилатсинтаза NH 3 д. ТМФ д. УМФ метилен-ТГФК Гли Сер д. ТДФ ДГФК В 6 Дигидрофолатредуктаза (НАДФНН+) ТГФК д. ТТФ

Центральная догма молекулярной биологии ДНК РНК БЕЛОК

Репликация

Общие принципы репликации Процесс • полуконсервативный • идет одновременно на обеих цепях Синтез дочерних цепей идет только в направлении 5’ 3’, комплементарно и антипараллельно матрице.

Общие принципы репликации Главный фермент – ДНК-полимераза. Требует наличия: • матрицы • праймера (затравки) • субстратов для синтеза дочерних цепей (д. АТФ, д. ГТФ, д. ЦТФ, д. ТТФ) • ионов Mg 2+

Направление синтеза Новый нуклеотид

Общие принципы репликации (инициация) Ориджин (origin) – место начала репликации Хеликаза Топоизомераза RPA (Replication protein A) – аналог SSB-белков прокариот Праймеры – затравочные олигорибонуклеотиды

Общие принципы репликации (элонгация) Лидирующая цепь Отстающая цепь Фрагмент Оказаки 3’ 5’

Общие принципы репликации (элонгация и терминация) n Удаление РНК-праймеров n Достройка на их месте ДНК n Сшивание фрагментов n Спирализация и упаковка синтезированных молекул

Репликация у эукариот

Репликация у эукариот Фермент ДНК-полимераза α Функция Инициация, синтез праймеров -- // -- β Репарация ДНК, достройка ДНК на месте удаленных праймеров -- // -- γ Репликация ДНК в митохондриях -- // -- δ Синтез ведущей цепи -- // -- ε Наращивание отстающей цепи РНКаза Н 1 Удаление праймеров ДНК-лигаза Сшивание синтезированных фрагментов

Теломеры 3’ 5’

Теломераза 5’ 3’ 3’ РНКматрица 5’ 3’ теломераза 5’ 3’

Постсинтетическая модификация молекул ДНК - метилирование Ø Регуляция экспрессии генов (у эукариот) Ø Защита от действия рестриктаз (у прокариот)

Репарация Повреждения ДНК: n Спонтанные (ошибки репликации, депуринизация, дезаминирование) n Индуцируемые Основные механизмы исправления повреждений: n Прямая репарация n Эксцизионная репарация (нуклеотидов и азотистых оснований)

Эксцизионная репарация Обнаружение дефекта Разрыв цепи (эндонуклеаза) Удаление поврежденного участка (экзонуклеаза) Достройка (ДНК-полимераза) Восстановление целостности цепи (ДНК-лигаза)

Пигментная ксеродерма

C нарушением процессов репарации и накоплением повреждений в ДНК связаны Ø Старение Ø Канцерогенез Ø Апоптоз ® Накопление повреждений в ДНК ® Активируются специфические протеазы (каспазы) ® Активация эндонуклеаз, фрагментация ДНК ® Распад клетки на везикулы (апоптозные тельца) ® Поглощение телец фагоцитами