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Metabolismo dos nucleotídeos e nucleosídeos

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Metabolismo dos nucleotídeos e nucleosídeos

Bibliografia aconselhada:

Stryer L. (2002) Biochemistry. 5th ed. Ed. por WH Freeman & Company. New York.

Voet D & Voet JG. (1990) ) Biochemistry. Ed. por John Wiley & sons. New York.

Nelson DL & Cox MM. (2000) Lehninger Principles of Biochemistry. 3rd ed. Worth Publishers. New York.

McGilvery RW & Goldstein GW (1983) Biochemistry. A functional approach. 3rd ed. WB Saunders Company. Philadelphia.

Murray RK, Granner DK, Mayes PA & Rodwell VW (1996) Harper’s Biochemistry. 24th ed. Ed. Por Prentice-Hall International, Inc. Upper Saddle River.

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As bases púricas e pirimídicas são componentes do (1) DNA e RNA e de muitos outros importantes compostos como (2) o ATP, o GTP (“moedas de troca energética”), (3) a coenzima A, o NAD+, o NADP+, o FAD (coenzimas e

grupos prostéticos), (4) o AMP cíclico (regulador alostérico), (5) UDP-glicose, CDP-colina (substratos de transférases), etc.

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Os nucleotídeos contém uma base púrica ou pirimídica ligada ao carbono anomérico da ribose (ou 2’-desoxiribose) e pelo menos um

fosfato (em geral ligado no carbono 5’).

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As bases púricas e pirimídicas são anéis heterocíclicos contendo átomos de azoto e carbono.

As bases púricas podem ser entendidas como constituídas por

um anel pirimidina (4C:2,4,5,6; 2N:1,3)

ligado a

um anel imidazol (3C:4,5,8; 2N:7,9).

Os números dos átomos nas pirimidinas e nas purinas...

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Os ácidos nucleicos da dieta (DNA e RNA) são hidrolisados por enzimas digestivas (pancreáticas e intestinais) gerando em passos sucessivos polinucleotídeos, nucleotídeos e nucleosídeos.

As esmagadora maioria dos nucleosídeos que são absorvidos sofrem catabolismo mas ...

... é possível que uma pequena parte possa ser “salva” e ser utilizada na síntese de nucleotídeos

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Metabolismo das purinas

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As bases púricas derivam todas da hipoxantina (6-oxipurina). Por aminação do carbono 6 da hipoxantina forma-se a adenina (6-aminopurina). Por oxidação do carbono 2 da hipoxantina forma-se a xantina (2,6- dioxipurina) e por aminação do carbono 2 da xantina forma-se a guanina (2-amino-6-oxipurina).

Os nomes dos nucleosídeos das bases púricas terminam emosina. A ligação (glicosídica de tipo N) envolve os carbonos 1’da ose e azoto 9 da base.

Quando não se especifica o contrário subentende-se que o fosfato dos nucleotídeos está ligado (fosfoéster) no carbono 5 (5’) da ribose ou da 2’-desoxiribose.

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A síntese de novo dos nucleotídeos púricosinicia-se com a síntese de ribose-5-P na via das pentoses-P.

Os passoslimitantes da velocidade são os catalisados pela

(1) síntase do PRPP

(2)amidotransférasedo fosforibosilo

...que são inibidas alostericamente por nucleotídeos.

Quando dizemos “síntese de ATP” queremos quase sempre referir a transformação ADP→ATP (cerca de 100-200 moles/dia) mas o homem também sintetiza nucleotídeos púricos de novo a partir de intermediários anfibólicos (cerca de 3 mmol/dia).

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O primeiro nucleotídeo sintetizado é o IMP (inosina monofosfato) cuja base é a hipoxantina. É a partir do IMP que se forma o AMP e o GMP.

A hipoxantina vai-se formando (“como uma árvore que cresce”) pela adição sucessiva de elementos à ribose-5-P (“a raiz da àrvore”).

A glicina contribui para a formação dos átomos 4, 5 e 7; a glutaminapara os azotos 3 e 9; o CO2.para o carbono 6; o aspartato para o azoto 1; e o N10-formil-tetrahidro-folatocom os carbonos 2 e 8.

Para a síntese de novo das purinas contribuem aminoácidos (glicina, glutamina e aspartato) e unidades monocarbonadas do formil-H4-folato e do CO2.

O ATP intervém em várias reacções e a sua hidrólise (a ADP + Pi) constituí o componente exergónico dessas reacções.

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A síntese do AMP ocorre por aminação do carbono 6 da hipoxantina do IMP.

O dador do grupo amina éo aspartato...que sai como fumarato.

Oxidação do carbono 2 dependente do NAD+

A síntese do GMP ocorre via XMP:

(1) a hipoxantina do IMP éprimeiro oxidada no carbono 2 formando-se o XMP;

O dador do grupo amina éa glutamina...que sai como glutamato.

(2) depois dá-se a aminação do mesmo carbono 2 formando-se o GMP

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O GTP intervém como substrato na síntese do adenilosuccinato e, portanto, na síntese de AMP.

... o ATP intervém como substrato na síntese do GMP.

O AMP inibe a síntese de adenilosuccinato e, portanto, a sua própria síntese.

O GMP inibe a síntese de XMP e, portanto, a sua própria síntese.

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A conversão dos diversos NDPs em NTPs écatalisada pela cínase de nucleosídeos difosfatos(inespecífica).

A diminuição do número de fosfatos dos nucleotídeos ocorre em reacções

(1) de fosfotransferência (cínases),

(2) de hidrólise (fosfátases) ou

(3) no decurso da síntese e degradação dos ácidos nucleicos.

A síntese do ADP a partir do adenilato (AMP) é catalisada pela cínase de adenilato. A formação dos outros NDPs também é catalisada por cínases de nucleosídeos monofosfatos específicas.

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O catabolismo dos nucleotídeos monofosfatos implica a acção catalítica

(1) de nucleotídases

(NMP + H2O → nucleosídeo + Pi)

(2) e fosforílases de nucleosídeos

(nucleosídeo + Pi → ribose-1-P + base).

As bases púricas geram ácido úrico.

nucleotídeo

nucleosídeo

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O anel purina nãosofre rotura e, via xantina, dá origem ao ácido úrico.

No catabolismo dos nucleotídeos púricos os grupos amina da guanina e da adenina são eliminados como ião amónio pela acção catalítica dedesamínases (de AMP, adenosina e guanina).

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Em determinadas situações patológicas (quer por diminuição na excreção renal quer por aumento de formação) pode haver excesso de ácido úrico (ou do seu sal – urato) no sangue (hiperuricemia).

Devido à sua baixa solubilidade o uratopode depositar-se nos tecidos provocando inflamação (gota).

O Alopurinol

(análogo estrutural da hipoxantina e xantina)

inibe a oxídase da xantina diminuindo a velocidade de formação de ácido úrico;

a hipoxantina e a xantina sobem no sangue mas normalmente mantêm-se abaixo da concentração de saturação.

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Vias de salvação de nucleosídeos e bases púricas Na maioria dos tecidos a actividade de síntese de novo de purinas é pouco activa mas, as vias de “salvação” de purinas são sempre importantes.

Os nucleosídeospodem ser “salvos” por acção de cínases de nucleosídeos

e as bases por acção de transférases de fosforibosilo.

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A criança tem gota e alterações neurológicas nomeadamente comportamento auto-mutilanteque obriga a medidas de protecção.

Hipoxantina guanina fosforibosiltransférase

hipoxantina ou guanina

No síndrome deLesch-Nyhan háausência da hipoxantina-guanina fosforibosil-transférase.

hipoxantina ou guanina

hipoxantina ou guanina

O síndrome de Lesch-Nyhan é muito raro (1/200000 nascimentos) mas as suas consequências mostram a importância desta enzima.

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AMP

ATPRibose-5-P

PRPP

4 ATP + 2 glutamina + glicina + 2 N10-formil-H4-folato + CO2 + aspartato + 2 H2O

PPi + 4 ADP + 4 Pi + 2 glutamato + 2 H4-folato + fumarato

IMPintermediários fosforibosilo

GDP+ Pi

GTPAMP+ PPi

AMP GMP

Adenilosuccinato

XMP

aspartato fumarato

NAD+

NADH

glutamina

glutamatoATP

NMP

NTP

ADP

NDP

ATP

ATP

ADP

2’-dNDP

TioredoxinaH2

Tioredoxina

inosina adenosina guanosina

H2O

Pi

H2O

Pi

H2O

Pi

Ribose-1-P

Pi

Ribose-1-P

hipoxantina adenina guanina

Pi Pi

Ribose-1-P

NH3

H2ONH3

xantina H2O

H2ONH3

Ácido úrico

ATP

ADP

PRPP

PPi

PRPP

PPi