Kas ir pirimidīna biosintēze?

Visiem nukleotīdiem ir līdzīga pamatstruktūra, jo tos veido piecu oglekļa cukura molekula, kas ir saistīta ar slāpekli saturošu bāzi un fosfātu grupu. Slāpekļa bāzes struktūra ir tā, kas atšķir pirimidīnus no purīniem. Tie atšķiras arī ar to, kā tie tiek sintezēti.

Pirimidīna biosintēze var notikt gan dzīvā organisma iekšienē, gan ārpus tās, vai arī in vivo un in vitro. Ir divi dažādi ceļi gan purīna, gan pirimidīna biosintēzei, kas ir de novo un glābšanas ceļi. De novo biosintēzes laikā nukleotīds tiek sintezēts no nulles vai arī no molekulām, kas to veido, tiek izveidots jauns pirimidīns. Jau izveidotos pirimidīnus izmanto vai pārstrādā glābšanas biosintēzes laikā. Abos gadījumos procesa pēdējais posms ir pirimidīna pievienošana ribozes cukuram.

Galvenais veids, kā pirimidīna biosintēze atšķiras no purīna biosintēzes, ir pirimidīna vai purīna salikšana. Pirimidīna biosintēzes laikā pirimidīns vispirms tiek uzbūvēts un pēc tam pievienots ribozes cukuram. Turpretim purīni ir veidoti tieši uz ribozes cukura.

Pirimidīna slāpekļa bāze sastāv no sešu locekļu gredzena, kas satur divus slāpekļa atomus pirmajā un trešajā pozīcijā gredzenā. Šī ir pirimidīna daļa, kas tiek pabeigta, pirms tā tiek pievienota ribozes cukuram. Ir seši soļi, kas noved pie pirimidīna veidošanās no divām prekursoru molekulām, kas ir karbamoilfosfāts (karbamoil-P) un asparagīnskābe.

Atkarībā no organisma veida, pirimidīna biosintēzes sešu posmu veikšanai izmanto dažādu skaitu enzīmu. Baktērijās ir seši atšķirīgi fermenti vai viens katram procesa posmam. Zīdītājiem ir nepieciešami tikai trīs fermenti.

Pirimidīna radīšanā ir iesaistītas vairākas dažādas ķīmiskas reakcijas. Pirmie divi soļi ietver karbamoil-P ražošanu, kas pēc tam tiek savienota ar amīnu grupu (-NH2), kas satur vienu slāpekļa atomu un divus ūdeņraža atomus. Šajā brīdī gredzens ir aizvērts un nodrošina slāpekļa bāzes pamatstruktūru. Pēdējo trīs soļu rezultātā pirimidīna gredzens tiek pabeigts un pievienots pieciem oglekļa ribozes cukuram.