Anabolismo de Nucleotídeos

Os nucleotídeos podem ser sintetizados de duas formas: pela síntese “de novo” que começa com seus precursores metabólicos: aminoácidos, ribose-5-P, CO₂ e NH₃; ou pelas ditas vias de recuperação (salvamento), que podem ser a reconstrução a partir de bases, ou a fosforilação de nucleosídeos liberados na quebra dos ácidos nucléicos.

As vias “de novo” para a biossíntese de purinas e pirimidinas (melhor descritas nos links para cada tipo de nucleotídeo) parecem estar presentes de forma idêntica em todos os organismos vivos. Vários precursores importantes são compartilhados para pirimidinas e purinas, como o PRPP, sendo a estrutura da ribose mantida ou retirada no nucleotídeo produzido. Em cada via um aminoácido é um importante precursor: glicina no caso das purinas e aspartato no caso das pirimidinas.

Para que a quantidade de nucleotídeos seja suficiente para a síntese dos ácidos nucléicos, a produção de nucleotídeos precisa continuar ocorrendo durante a síntese destes, podendo inclusive ser um limitante da velocidade, já que a quantidade total de nucleotídeos armazenados nas células é muito pequena

 Vias de salvamento

Formação de nucleosídeos Mono-P a partir de bases

Fosforribosiltransferases (EC 2.4.2.7, 2.4.2.8, 2.4.2.9, 2.4.2.10), amplamente distribuídas, catalisam reações do seguinte tipo:

Base + PRPP ribonucleosídeo-5’-P + PPi

O equilíbrio desta reação é em favor da síntese do nucleotídeo, o que, aliado à rápida hidrólise do pirofosfato inorgânico liberado pela inorgânico-pirofosfatase, torna a síntese de nucleotídeos irreversível.

Fosforilação de Nucleosídeos

Embora os nucleosídeos de purinas sejam intermediários no catabolismo de nucleotídeos e ácidos nucléicos em animais superiores e humanos, estes nucleosídeos não se acumulam e normalmente estão presentes no sangue e tecidos apenas em quantidades muito pequenas. Apesar disso, células de muitos vertebrados contêm quinases capazes de converter os nucleosídeos de purina em nucleotídeos. Uma típica enzima destas, é a adenosina quinase que catalisa a reação:

Adenosina + ATP AMP + ADP

Formação de nucleosídeo trifosfato a partir de mono-P: uma conversão que passa por di-P

Nas vias biossintéticas mostradas até agora, a maioria dos produtos são mononucleotídeos. Nas células, uma série de quinases (fosfotransferases) convertem estes mononucleotídeos às suas formas di e trifosfatadas, metabolicamente ativas. As vias de conversão são comuns em todas as células.

Nucleosídeos Monofosfato Quinases (NMP quinases):

Catalisam reações que, em geral, são do tipo:

(d)NMP (Nucleosídeo Mono-P) + ATP (d)NDP + ADP

A eficiência dos sistemas celulares para a refosforilação do ADP em ATP tende a empurrar essa reação na direção dos produtos.

Estas enzimas são específicas para uma base particular (exceto no caso de C e U), mas inespecíficas para o tipo de pentose, desta forma, quatro tipos são conhecidos, que catalisam, respectivamente, a fosforilação de: (1)GMP e dGMP;(2)AMP e dAMP (o ADP assim formado é fosforilado a ATP pelas enzimas glicolíticas ou através da fosforilação oxidativa); (3)CMP, dCMP e UMP; (4)dTMP.

Nucleosídeos Difosfato Quinases (NDP quinases):

A reação geral é:N₁TP + N₂DP N₁DP + N₂TP;

onde N₁(doador) e N₂(receptor) são nucleotídeos ou desoxiribonucleosídeos de purinas ou pirimidinas.

Diferente da primeira, esta enzima não é específica quer para a base quer para o açúcar, embora o doador seja quase invariavelmente o ATP, porque ele está presente em altas concentrações como produto da respiração em condições aeróbicas.

A atividade das NDP quinases é relativamente alta. Em resultado, as concentrações intracelulares de trifosfatos são normalmente muito maiores que as de difosfatos ou monofosfatos.