AMBOSS: Purinstoffwechsel Flashcards
Was ist der grundlegende Ablauf bei der De-novo-Synthese von Purinnukleotiden?
Das grundlegende Prinzip der Synthese von Purinnukleotiden
besteht in der Neusynthese des Purinkerns
aus 5-Phosphoribosyl-1α-pyrophosphat (PRPP).
In 10 Reaktionsschritten wird PRPP
zunächst zum Purinnukleotid Inosin-5’-monophosphat (IMP) umgewandelt.
Dieses wird dann in je 2 weiteren Schritten zu den Purinnukleotiden Adenosin-5’-monophosphat (AMP) bzw. Guanosin-5’-monophosphat (GMP) verarbeitet.
Woher stammt das für die Neusynthese von Purinnukleotiden benötigte PRPP?
Der Ausgangsstoff der Purinsynthese PRPP
wird aus Ribose-5-phosphat synthetisiert,
welches aus dem Pentosephosphatweg stammt.
Wie wird die De-novo-Synthese von Purinnukleotiden reguliert?
Die Neusynthese von Purinnukleotiden wird durch deren Produkte bzw. Edukte reguliert:
PRPP aktiviert das Schlüsselenzym Glutamin-PRPP-Amidotransferase allosterisch,
Adenin- und Guaninnukleotide hemmen es.
Welche Stoffe dienen bei der De-novo-Synthese von Purinnukleotiden
als Stickstoff- oder Kohlenstoffdonatoren
und woher stammt das N9-Atom der N-glykosidischen Bindung zwischen Base und Zucker?
Bei der Neusynthese eines Purinnukleotids wird das Puringrundgerüst aufgebaut,
indem
- Hydrogencarbonat,
- Tetrahydrofolat sowie die AS
- Glycin,
- Aspartat und
- Glutamin
Stickstoff-, bzw. Kohlenstoffatome liefern.
Das N9-Atom der N-glykosidischen Bindung zwischen Base und Zucker des Purinnukleotids stammt aus Glutamin.
Wie läuft die Bildung von IMP prinzipiell ab
und welches Enzym ist geschwindigkeitsbestimmend?
Die erste Phase bei der Neusynthese von Purinnukleotiden besteht in der Umwandlung von PRPP zu IMP in 10 Schritten.
Das Schrittmacherenzym ist dabei die Glutamin-PRPP-Amidotransferase,
das die Bildung von 5-Phosphoribosylamin (PRA) aus PRPP und Glutamin katalysiert.
In den folgenden Reaktionsschritten werden nach und nach die Atome des Puringerüsts
mithilfe der Stickstoff- oder Kohlenstoffdonatoren angelagert,
bis das Zwischenprodukt IMP aufgebaut ist.
Wie läuft die anschließende Umwandlung von IMP zu AMP ab?
Zur AMP-Biosynthese wird das Sauerstoffatom am C6-Atom von IMP
durch eine Aminogruppe ausgetauscht.
Der erste Reaktionsschritt wird durch die Adenylosuccinat-Synthetase katalysiert
und beinhaltet die Übertragung von Aspartat auf IMP:
IMP + Aspartat + GTP → Adenylosuccinat + GDP + Pi.
Im zweiten Schritt wird Fumarat abgespalten,
sodass nur die Aminogruppe des Aspartats zurückbleibt
und Adenylosuccinat zu AMP umgewandelt wird:
Adenylosuccinat → Adenosin-5’-monophosphat (AMP) + Fumarat.
Welche Reaktion schließt die Neusynthese der Purinnukleotide ab?
In der letzten Phase der Neusynthese der Purinnukleotide
werden die Monophosphate AMP und GMP
durch verschiedene Kinasen zu Diphosphaten (ADP, GDP)
und Triphosphaten (ATP, GTP) phosphoryliert.
Wie werden Purinnukleotide abgebaut
und welche Enzyme sind dafür notwendig?
Da das Purinringsystem nicht enzymatisch gespalten werden kann,
werden Purine in Harnsäure überführt
und in deren deprotonierter Form (Urat) mit dem Urin ausgeschieden.
Dazu werden die Purinmononukleotide zunächst zu Purinnukleosiden dephosphoryliert,
welche anschließend in Purinbasen und Ribose-1-phosphat gespalten werden.
Die Adenosindesaminase katalysiert dabei die Desaminierung von Adenosin zu Inosin,
welches in die Purinbase Hypoxanthin überführt wird.
Hypoxanthin wird durch die Xanthinoxidase über Xanthin zu Harnsäure abgebaut.
Guanin wird durch die Guanindesaminase zu Xanthin und dann ebenfalls zu Harnsäure abgebaut.
Warum kann den renalen Manifestationen einer Gicht
(Urat-Nephrolithiasis und Uratnephropathie)
durch eine Alkalisierung des Urins entgegengewirkt werden?
Da die Bildung von Harnsäurekonkrementen im Rahmen einer Gicht durch einen niedrigen pH-Wert begünstigt wird,
kann man der Steinbildung im Urin auch durch eine Alkalisierung entgegenwirken.
- Was ist der sog. Salvage-Pathway,
- wie läuft er grob ab
- und was ist sein Vorteil?
- Welches Krankheitsbild entsteht, wenn dieser Weg beeinträchtigt ist?
Der Salvage-Pathway dient zur Herstellung von Purinnukleotiden,
wobei freie Purinbasen wiederverwertet werden.
Er ist wesentlich weniger energieaufwendig als die Neusynthese der Purinnukleotide.
Als Substrate für die AMP-Synthese dienen PRPP und Adenin,
GMP wird aus PRPP und Guanin synthetisiert,
IMP aus PRPP und Hypoxanthin.
Dabei wird die Herstellung von GMP und IMP vom gleichen Enzym katalysiert:
der Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase (HGPRT).
Beim Lesch-Nyhan-Syndrom fehlt dieses Enzym,
d.h. die Purinbasen Guanin und Hypoxanthin können nicht mehr in Purinnukleotide umgewandelt werden.
Dadurch steigt die intrazelluläre Konzentration von PRPP an,
was wiederum das Schlüsselenzym der Neusynthese von Purinbasen aktiviert
und zur Anhäufung von Purinnukleotiden führt.
Ihr Abbau zu Harnsäure verursacht eine Hyperurikämie,
was evtl. mit Gichtsymptomatik
und neurologischen Störungen einhergeht.
