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Purinbiosynthese

Synonyme: IMP-de novo-Synthese, Purinringsynthese
Englisch: purine biosynthesis

1 Definition

Die Purinbiosynthese ist ein Stoffwechselweg, der die Biosynthese des Purinringsystems ermöglicht.

2 Hintergrund

Purine sind ein wesentlicher Bestandteil der DNA. Sie dienen als Energieträger (ATP) und bilden die Basis für die Synthese wichtiger Stoffe. Im Organismus werden sie nicht als freie Moleküle, sondern als Nukleotide synthetisiert.

Ausgangsprodukt der Purinsynthese ist das α-D-Ribose-5-phosphat (Zwischenprodukt des Pentosephosphatzyklus), das nach einer Aktivierung zu 5-Phosphoribosyl-α-pyrophosphat (PRPP) und zehn weiteren Schritten als Inosin-5'-monophosphat (IMP) endet. Dieses kann in weiteren Schritten zu den Nukleotiden des Xanthinosins, Adenosins oder Guanosins umgebaut werden.

3 Einzelschritte

Das Grundgerüst des Purins wird in elf Einzelschritten aufgebaut. Verschiedene Moleküle liefern die dazu notwendigen Bestandteile. Der 0. Schritt ist die Aktivierung des α-D-Ribose-5-phosphat zu PRPP. Die folgenden zehn Schritte sind:

  1. 5-Phosphoribosyl-1-pyrophosphat (PRPP) → 5-Phosphoribosylamin (PRA)
    Enzym: Glutamin-PRPP-Amidotransferase (Glutamin kommt,
    Glutamat u. PPi gehen)
  2. 5-Phosphoribosylamin (PRA) → 5-Phosphoribosylglycinamid (GAR)
    Enzym: GAR-Synthetase (Glycin u. ATP kommen, ADP + Pi gehen)
  3. 5-Phosphoribosylglycinamid (GAR) → 5'-Phosphoribosylformylglycinamid (FGAR)
    Enzym: GAR-Transformylase (N10-Formyl-THF kommt, THF geht)
  4. 5'-Phosphoribosylformylglycinamid (FGAR) → 5'-Phosphoribosylformyglycinamidin (FGAM)
    Enzym: FGAM-Synthetase (Glutamin u. ATP kommen, Glutamat u.
    ADP + Pi gehen)
  5. 5'-Phosphoribosylformyglycinamidin (FGAM) → 5'Phosphoribosyl-5-aminoimidazol (AIR)
    Enzym: AIR-Synthetase (ATP kommt, ADP + Pi gehen)
  6. 5'Phosphoribosyl-5-aminoimidazol (AIR) → 5'-Phosphoribosyl-5-aminoimidazol-4-carbonsäure (CAIR)
    Enzym: AIR-Carboxylase (CO2 kommt)
  7. 5'-Phosphoribosyl-5-aminoimidazol-4-carbonsäure (CAIR) → 5'-Phosphoribosyl-5-aminoimidazol-4-N-succinocarboxamid (SAICAR)
    Enzym: SAICAR-Synthetase (Aspartat u. ATP kommen,
    ADP + Pi gehen)
  8. 5'-Phosphoribosyl-5-aminoimidazol-4-N-succinocarboxamid (SAICAR) → 5'-Phosphoribosyl-5-aminoimidazol-4-carboxamid (AICAR)
    Enzym: Adenylat-Succinat-Lyase (Fumarat geht)
  9. 5'-Phosphoribosyl-5-aminoimidazol-4-carboxamid (AICAR) → 5'Phosphoribosyl-5-formamidoimidazol-4-carboxamid (FAICAR)
    Enzym: AICAR-Transformylase (N10-Formyl-THF kommt, THF geht)
  10. 5'-Phosphoribosyl-5-formamidoimidazol-4-carboxamid (FAICAR) → Inosin-5'-monophosphat (IMP)
    Enzym: IMP-Cyclohydrolase (H2O geht)

An das IMP anschließend, verzweigt sich der Syntheseweg in zwei Richtungen: Einerseits in Richtung AMP, andererseits in Richtung GMP. Als abschließende Reaktion müssen die Monophosphate noch zu Di- und Triphosphaten phosphoryliert werden.

4 Literatur

  • "Duale Reihe Biochemie" - Joachim Rassow et. al., Thieme-Verlag, 3. Auflage

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