AMBOSS: Pyrimidinstoffwechsel Flashcards
Was ist der grundlegende Ablauf der De-novo-Synthese von Pyrimidinnukleotiden?
Bei der Neusynthese von Pyrimidinnukleotiden wird zuerst das Grundgerüst der Base aufgebaut
und dann mit aktiviertem Ribosephosphat verbunden.
Zunächst wird UMP (Uridin-5’-monophosphat) gebildet,
woraus anschließend CTP (Cytidin-5’triphosphat) über UTP synthetisiert werden kann:
UMP → UDP → UTP → CTP.
Mit einigen Zwischenschritten kann schließlich aus dUMP auch dTMP gebildet werden.
Wie wird das Pyrimidingrundgerüst neu hergestellt,
wer sind die Stickstoff-, Kohlenstoff- und Sauerstoffdonatoren?
Die Neusynthese des Pyrimidingrundgerüsts erfolgt aus
Aspartat und Carbamoylphosphat.
Davor muss allerdings zunächst das Carbamoylphosphat
aus Glutamin und Hydrogencarbonat hergestellt werden.
Die Stickstoff-, Kohlenstoff- und Sauerstoffdonatoren sind also
- Glutamin (N-Donor: Ammoniak),
- Hydrogencarbonat (C- und O-Donor) und
- Aspartat (C- und N-Donor: komplettes Molekül).
Die Schlüsselreaktion der Neusynthese von Pyrimidinnukleotiden ist die Umwandlung von
Aspartat + Carbamoylphosphat → N-Carbamoylaspartat + Pi.
Das entstandene N-Carbamoylaspartat wird anschließend in Orotat überführt,
welches mit PRPP in zwei Schritten zu UMP reagiert.
Welche Enzymkomplexe sind an den Reaktionen zur Herstellung von UMP beteiligt?
- CAD-Enzym,
- Carbamoylphosphatsynthetase 2
- Aspartattranscarbamylase
- Dihydroorotase - Dihydroorotatdehydrogenase
- UMP-Synthase
In welchem anderen Stoffwechselweg findet sich auch eine Carbamoylphosphatsynthetase und wie ist ihre subzelluläre Lokalisation?
Im Harnstoffzyklus dient die mitochondriale Carbamoylphosphatsynthetase 1 als Schlüsselenzym.
Sie darf nicht mit der zytosolischen Carbamoylphosphatsynthetase 2 des CAD-Enzyms
bei der Pyrimidinsynthese verwechselt werden.
Beschreibe die Synthese von Thymin-haltigen Desoxyribonukleotiden aus UMP inkl. beteiligtem Enzym und Cofaktor!
Zur Herstellung der Pyrimidinbase Thymin
muss zunächst durch Methylierung dTMP aus dUMP hergestellt werden.
Diese Reaktion wird von der Thymidylatsynthase katalysiert
(dTMP wird auch Thymidylat genannt).
Als Cofaktor dient dabei ein Derivat der Folsäure
(N5-N10-Methylentetrahydrofolat),
welches die Methylgruppe überträgt.
Daraus ergibt sich die Summengleichung:
dUMP + N5-N10-Methylentetrahydrofolat → dTMP + Dihydrofolat.
Nenne 2 Zytostatika, die in den Pyrimidinstoffwechsel eingreifen
und erkläre das Wirkungsprinzip von einem dieser beiden!
Methotrexat und Fluorouracil sind Zytostatika,
die in den Pyrimidinstoffwechsel eingreifen.
Methotrexat ist ein Folsäureantagonist,
der die Dihydrofolatreduktase kompetitiv hemmt
und somit letztlich die Regeneration von N5-N10-Methylentetrahydrofolat verhindert.
Fluorouracil ist ein Pyrimidinantagonist,
der intrazellulär zu Fluordesoxyuridinmonophosphat (F-dUMP) umgewandelt wird,
was wiederum die Thymidylatsynthase hemmt.
Außerdem wird phosphoryliertes Fluorouracil (Fluoro-UTP)
anstelle von UTP in die RNA eingebaut.
Über welche gemeinsamen Zwischenprodukte werden die Pyrimidinnukleotide CMP und UMP abgebaut?
Die letzten Reaktionsschritte beim Abbau von CMP und UMP lauten
Uridin →
Uracil →
Dihydrouracil →
β-Ureidopropionat →
β-Alanin.
Beschreibe die Reduktion von Ribonukleotiden zu Desoxyribonukleotiden inkl. der beteiligten Enzyme!
Welchem Zweck dient diese Reaktion?
Durch die Reduktion von Ribonukleotiden
(NDP, Ribonukleosiddiphosphat)
zu Desoxyribonukleotiden (dNDP, Desoxyribonukleosiddiphosphat)
werden die DNA-Bausteine (dATP, dGTP, dCTP
und über Umwege auch dTTP) bereitgestellt.
Dabei läuft die Reaktion nach folgender Gleichung ab:
NDP + NADPH+H+ → dNDP + NADP+ + H2O.
Das wichtigste Enzym hierbei ist die Ribonukleotidreduktase.
Weitere beteiligte Enzyme und Cofaktoren sind Thioredoxin,
die Thioredoxin-Reduktase mit dem Cofaktor FAD sowie NADPH+H+.
Thioredoxin-Reduktasen katalysieren die Wiederherstellung des Ausgangszustands der Ribonukleotidreduktase.
Welchen Stoff enthalten sie, um diese Funktion zu erfüllen?
Thioredoxin-Reduktasen enthalten Selen in Form von Selenocystein.
Bei der Umwandlung von Ribonukleotiden in Desoxyribonukleotide reduzieren sie Thioredoxin,
mit dessen Hilfe wiederum Ribonukleotidreduktase regeneriert wird.
