Cyklus purínových nukleotidov je metabolická dráha, v ktorej sa tvorí amoniak a fumarát (z aspartátu) a inozínmonofosfát (IMP) za účelom regulácie koncentrácie adenínových nukleotidov a sprostredkovania uvoľnenia amoniaku z aminokyselín.^[1] Ako prvý popísal túto dráhu Lowenstein a zároveň ukázal jej dôležitosť v procesoch ako sú katabolizmus aminokyselín a regulácia toku v glykolýze a citrátovom cykle.^[1][2][3]

Reakcie

Reakcie cyklu purínových nukleotidov. Enzýmy katalyzujúce reakcie sú AMP deamináza (1), adenylosukcinátsyntáza (2) a adenylosukcinátlyáza (3).

Cyklus je zložený z troch reakcií katalyzovaných enzýmami. V prvom kroku sa deaminuje purínový nukleotid adenozínmonofosfát (AMP) za vzniku inozínmonofosfátu (IMP), čo katalyzuje enzým AMP deamináza:

AMP + H₂O → IMP + NH₄⁺

V druhom kroku vzniká adenylosukcinát z IMP a aminokyseliny aspartátu, čo je spojené s energeticky výhodnou hydrolýzou GTP. Túto reakciu katalyzuje enzým adenylosukcinátsyntáza:

aspartát + IMP + GTP → adenylosukcinát + GDP + P_i

Nakoniec sa adenylosukcinát štiepi na fumarát za obnovenia AMP. Reakciu katalyzuje adenylosukcinátlyáza:

adenylosukcinát → AMP + fumarát

Nedávna štúdia ukázala, že aktivácia HIF-1α umožňuje kardiomyocytom udržať mitochondriálny membránový potenciál počas anoxického stresu využitím fumarátu tvoreného adenylosukcinátlyázou ako alternatívneho akceptoru elektrónov namiesto kyslíku. Tento mechanizmus by mohol poskytnúť ochranu pred ischemickou srdcovou chorobou.^[4]

Cyklus v rámci svalov

Tento cyklus prebieha v cytozolickej časti myocytov kostrových svalov. Táto reakcia pomáha zbaviť sa AMP produkovaného nasledujúcimi reakciami:

ATP → ADP + Pi (využitie ATP na sťah svalu)

2 ADP → ATP + AMP (katalyzované adenylátkinázou)

Cyklus purínových nukleotidov prebieha pri namáhavom cvičení, postení alebo hladovaní, keď sa znižujú zásoby ATP.

Následky cyklu

Syntéza fumarátu

Fumarát je intermediát citrátového cyklu a vstupuje do mitochondrie po konverzii na malát a využití malátového člnku. V mitochondrii sa premieňa na oxalacetát, ktorý potom vstupuje do citrátového cyklu alebo sa premieňa na aspartát priamo v mitochondrii. Aspartát môže znovu vstúpiť do cyklu purínových nukleotidov.

oxalacetát + glutamát ↔ α-ketoglutarát + aspartát (katalyzované aspartátaminotransferázou)

Syntéza amoniaku

Glutamát reaguje s amoniakom, vďaka čomu sa z neho stáva glutamín. Ten vstupuje do krvného riečišťa a dostáva sa do obličiek. V obličkách sa glutamín dvakrát deaminuje za vzniku glutamátu a potom α-ketoglutarátu. Tieto molekuly amoniaku neutralizujú organické kyseliny (kyselinu mliečnu a ketolátky) produkované v svaloch.

Referencie

Zdroj

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Purine nucleotide cycle na anglickej Wikipédii.