View
230
Download
7
Tags:
Embed Size (px)
Citation preview
de-novo salvage
Purines and Pyrimidines, נוקלאוטידים • , , הגדרות: פירימידינים פורינים
ותפקידים מבנה
ביוסינטטיים • מסלולים
מיחזור בסיסים
חופשיים ונוקלאוטידיששוחררו ם
מחומצות גרעין
מהפרקורסורים מתחיל , . ריבוז: אמינו ח המטבוליים
5 , - CO2פוספט- NH3ו
Goutמחלת
Lesch-Nyhan Syndrome
פולית חומצה
כימותרפיה
מסלולים •קטבוליים
:כלליהנוקלאוטידים והמולקולות שנגזרות מהם משתתפים במגוון •
תהליכים בתא. שלהם- חומצות הגרעין, מספקות את המידע הפולימרים•
לכל התהליכים שמתרחשים בתא. מטבוליים שמניעות תהליכים עתירות אנרגיהתרכובות •
)בעיקר ביוסינטזה( בכל סוגי התאים.של אנזימים שונים. קופקטורים • הנוקלאוטידים והמצוי בחומצות הגרעין, ברצף הצפון המידע•
קובע את המבנה של כל החלבונים והמרכיבים התאיים.
של הבסיסי המבנה:1נוקלאוטיד -
בעל: פנטוז • הממוספרים 5סוכר פחמניםבטבעת. 5 - 1 הפחמן אטומי מספור
להבדילם )‘( כדי תג סימן כולל הסוכר . הבסיסים טבעות אטומי ממספור
RNAוב- Deoxyribose הסוכר DNAב- Ribose הסוכר
חנקני • אטומי: בסיס המכיל טבעתי מבנה . אינו בטבעת האטומים מספור וחנקן פחמן
כולל )'(.
חומצי: פוספט • לחומציות ,שייר אחראיחומצות .הגרעין של
Gout 8
בסיס חנקני
Purine
Pyrimidineמולקולות טבעתיות
המכילות אטומיפחמן וחנקן
סוכרRibose (RNA)
קבוצת פוספט
O
O
O
P O CH2
H
O
H H
OH OH
H
Purine/Pyrimidine Base
Phosphate
Sugar component
Nucleoside
Nucleotide
Deoxyribose (DNA)
Ribonucleotide - RNA
Deoxyribonucleotide - DNA
של הבסיסי המבנה:2נוקלאוטיד -
1
2
3
H or OH
נוקלאוטיד - של הבסיסי המבנה3:
Ribose (RNA)
Deoxyribose (DNA)
הרכב :הבסיסים
, :מינוח נוקלאוטידים, נוקלאוזידים בסיסיםגרעין וחומצות
נסיבות את משקפים הנהוגים השמות מהמקרים בחלק: הבסיסים גילוי
היסטוריה - . . .שמות
GUANINE
בודד מ - לראשונה
Guano - הפרשת
ים עופות
THYMINE
בודד לראשונה
מרקמת תימוס.
השרשרת והשלד הפולינוקלאוטידית מבנה:הקוולנטי
• - ה ברצף העוקבים ה DNA הנוקלאוטידים אוRNA- קשורים “ - ידי על של ”גשריםקוולנטית
פוספט :קבוצות
בקצה ‘ • ההידרוקסיל נוקלאוטיד 5קבוצת שלבקצה ‘ ההידרוקסיל לקבוצת נקשרת 3אחד
הבא הנוקלאוטיד פוספודיאסטרי של .בקשר
מורכב • הגרעין חומצות של הקוולנטי השלדוהבסיסים ופנטוז פוספט שיירי של מקישור
לשרשרת הקשורות צדדיות לקבוצות נחשבים. קבועים במרווחים השלד
Phosphodiester bridge:
של. . . לתפקידם בנוסףהבניין כאבני הנוקלאוטידים
, הם הגרעין חומצות שלתפקידים של מגוון ממלאים
נוספים:אנרגטיים • מטבעות
אנזימתיים • קופקטורים
כימיים • שליחים
אנרגטיים :מטבעות
להכיל • עשויים , 1הנוקלאוטידיםהקשורות 3, 2 פוספט קבוצות
ההידרוקסיל לקבוצת קוולנטיתהריבוז 5בקצה ‘ של
בעל • הפוספט 3המבנה קבוצותכימית לאנרגיה מקור מהווה
מגוון של להפעלה הנחוצהביוכימיות ריאקציות
של • מהידרוליזה מושגת האנרגיההפוספט יחידות בין .הקשרים
General structure of nucleotide 5’-mono-, 5’-di- and 5’-triphosphates
-ATP ביקוע קשרי פוספט עתירי אנרגיה ב
14 kJ/mol30 kJ/mol
30 kJ/mol
אנזימתיים :קופקטוריםרבים • אנזימתיים קופקטורים
של רחב במגוון תפקיד הממלאיםכוללים ביוכימיות אדנוזיןפעילויות
. שלהם מהמבנה כחלק
• , האדנוזין המקרים נוטל אינובכל. הקטליטי התפקיד במילוי חלק
• , גורמת הרחקתאולם האדוניזיןבפעילות משמעותית לירידה
הקטליטית.
תורם • והאדנוזין הקשר יתכן לחיזוק. והסובסטרט האנזים שבין
המכיל אנזימתי קופקטורAdenosine
הרחקת הנוקלאוטיד
3’ Phosphoadenosine diphosphate
פעילות על משפיעההאנזים:
-ketoacyl-CoA transferase
של במטבוליזם הפעילליפידים
תא
קולטן
גרעין
שליח הורמון, ראשוני
שליח נוקלאוטיד, משני
שינוי תפקודי
נוקלאוטיד של הפעולה סכמתמשני :כשליח
כשליחים המשמשים נוקלאוטידיםמשניים:
מקרה :תאור
ממצאים :בבדיקה
כבן .61גבר שנים . לרפואה בפקולטה בכיר חבר
.4כ- כבוד - תואר הוענק האשפוז לפני ימים.) ושתייה - ) אוכל הרבה במסיבה בילוי התואר הענקת לאחר
בבוקר . למחרת . לאחר: עסקים טיסת במהלך החמיר הכאב שמאל בכתף כאב. החריף - הכאב ביטול הנחיתההתחייבויות
חזר לביתו
הכאב נמשך
אשפוז
מחלה • סימני נראו לאנורמליים] - גלויים חיים חי החולה הנדון האירוע לפני
] לחלוטין ובריאים 39: חום •צ” 90: דופק •מ
דקה/ רנטגן • אגן: + - צילומי בטןשתן •תקינים חיובית , PH=4.5: דגימתלחלבון
שתן )• (24איסוף , 115: שעות ” חלבון ג ’ 1.52מ גר Uric acid
המשקע • של עדינים :מיקרוסקופיה גבישים נוכחותמחטים [mg/24 hr 1000 - 200]בצורת
Uric acid - 11.8: סרום •mg/dL
גבול :עליון
7.0 mg/dL
מחלת: החשדGout
רקע - Goutמחלת :כללי מפרקים • מחלת
בגברים • בעיקר מופיעה
בריכוז • עליה עקב וברקמות Uric acidנגרמת בדם
• , , : נפוחים רגישים מודלקים נעשים המפרקים
Acute Arthritis
גבישי של נורמלית הבלתי השקיעה עקב זאתSodium urate
- ב, שוקע PHברקמות Sodiumפיזיולוגיurate
- ב, שוקעת PHבשתן uricנמוךacid
בכליות • עודפי: פגיעה הצטברות בטובולים Uric acidעקבהכליה של
למחלה המדויק הגורםידוע אינו
רקע שיש כנראהגנטי
המטבוליזם מאנזימי אחד של חסרפורינים של
באוכלוסייה : שכיחות0.3%
:הגדרותHyperuricemia : של גבוה בסרום. Uric acidריכוז
ממחלת זה מצב להבדיל ישGout של גבוהות רמות בעלי האנשים Goutיפתחו Uric acidמיעוט
- ה חולי - Goutכל מ Hyperuricemiaסובלים
Hyperuricemia סימפטומטית:Acute Gouty ArthritisChronic GoutRenal Disease
של Hyperuricemiaסיבוכיםגבישי משקיעת הנובעים
Uric acid
:Gouty Arthritis של ביותר הנפוץ Hyperuricemiaהסיבוך:שלבים 3קיימים
1 .Hyperuricemia אסימפטומטית2 .Acute Gouty Arthritis : גבישי במפרקים Sodium urateשקיעת
תגובה התנעתדלקתית
3 .Chronic Gout : הפיכה פגיעה במפרקים בלתי
:Goutסוגי
(Primary Gout: )ראשונית Goutמחלת
.) לקבוצת ) שייכת מופע צורות מספר גנטית מחלה- כ המוגדרות מחלות
“Inborn Errors of Metabolism”
לראשונה גיל: גברים: נראית 40מעל
המעבר: נשים גיל לאחר
(Secondary Gout: )משנית Goutמחלת
, קיימת להפרעה בהמשך נגרמת
(לדוגמה) לוקמיה: בחולי
- מ יותר צעיר בגיל המינים בשני Primary Goutמופיעה
Acute Gout - סימנים:קליניים
בחריפותו • קיצוני כאב
• : בודד ) בתחילה במפרק (90 - 85פגיעה מהמקרים אחוז
•: הזמן בהמשך באותו מפרקים במספר כאבים
• ) מעצמם ) וחולפים משתנה ימים מספר נמשכים ההתקפים
•: ההתקפים הסימפטומים בין של מוחלט היעדר
הזמן • נעלמים תדירות :עם אינם והסימפטומים עולה ההתקפים
• : הסימפטומים של ראשונה לחמישי הופעה הרביעי העשור בין
•, ” בגברים ר בגיל עפי לראשונה המקרים 50רוב
•: החולים רוב תקינה אצל כללית בריאות של במצב הראשון ההתקף
• 90 : חריפים התקפים מהמקרים הרגל אחוז בבוהן
• : ההתקף מתחילת שעות מספר בתוךהנגוע , - המפרק למגע, רגיש מאדים מתחמם
סיסטמיות • , יעלי: תופעות עלי חום לאוקוציטים ית במספר ה
מחלת בין :ותזונה Goutהקשר
. ועשירים מפורסמים לאנשים יוחסה המחלה
מפורסמים ] [חולים , ’ , קינג: לותר מרטין דרווין רלס צ ניוטון אייזיק. מותרות וחיי עשירה לתזונה נקשרה
ומסייעות כנראה גבוהה חיים ורמת עשירה דיאטה כי נמצאמתאים גנטי רקע בעלי אנשים אצל המחלה לביטוי
בחלבון, עשירה מדיאטה ניזון מהאוכלוסייה ניכר חלק כיוםגרעין וחומצות
שהייתה כפי גורם מהווה אינה התזונהבעבר
היסטורי :רקע
העיקרי הגורם:למחלה
נוקלאוטידים של במטבוליזם פגםפורינים
פורינים של מטבוליזם
מסלולים של מורכבת סדרה:ביוכימיים
ביוסינתזה
מסלול ”de-novoסינתזה ““Salvage ”מיחזור()
קטבוליזם
“Degradative pathway”
סופי Uric: תוצרacid
דרך הפרשההכליות
שתן
נוקלאוטידים של הביוסינתזה מסלולי:פורינים :de-novoסינתזה
החיים • האורגניזמים במרבית זהה תהליךהמוצא :• מחומרי התהליך אמינו התחלת חומצות
CO2
NH3
סוכר
מוצא חומרי
פורינים שאינם
שלבי התהליך • :רבהמוצא :חומר
5-Phosphoribosyl-1-pyrophosphate (PRPP)
הטבעת בנייתהפורינית
תרומת קבוצות
אמינו מחומצות)
הסופיים אמינו( :התוצרים
Adenosine 5’ monophosphate - AMP
Guanosine 5’ monophosphate - GMP
5-’Phosphoribosyl-1-pyrophosphate (PRPP)
מולקולה הדרושה ליצירת נוקלאוטידים פורינים ופירימידינים
ATP ו- Ribose 5- phosphate: מקור
Ribose 5-phosphate + ATP PRPP + AMP
מגיע מ- מטבוליזם של גלוקוז ותהליכי פירוק
של נוקלאוטידים
PRPP Synthetase
PRPP משתתף בתהליכים הבאים:
של נוקלאוטידים פורינים ופירימידיניםde-novo סינטזה •
מסלולי המיחזור של נוקלאוטידים פורינים•
ביוסינטזה של קואנזימים המכילים נוקלאוטידים•
AMPעיכוב ע"י GMPו-
מקור אטומי הפחמן והחנקן בטבעת הפורין
-N10 הוא: Formateמקור ה- Formyltetrahydrofolate
הסינתזה תהליך על :de-novoהפיקוחמנגנוני” מספר י חוזר - ע היזון
בתהליך הראשונההריאקציה: למשל
אמינו קבוצת ’ מגלוטמיןהעברת מס 1לפחמןPRPPשל Glutamine-PRPP: האנזים
amidotransferase
” מעוכב הסופיים התוצרים י עAMP
GMP
Guanine ו- Adenineמנגנוני הפיקוח בתהליך היצירה של (פורינים)
PRPPיצירת
עיכוב ע"י תוצר
: העברת שלב ייחודי לפוריניםPRPPקבוצת אמין מגלוטמין ל-
. מנגנוני הפיקוח באורגניזמים אחרים, E. Coli(התהליך המתואר מתקיים בחיידקי שונים)
:מיחזור( )Salvageמסלול בסיס ) והנוקלאוזידים החופשיים הבסיסים מיחזור
) :Lesch - Nyhan Syndromeסוכר+ - ה מסלול של החשיבות את מדגישה זו Salvageמחלה
:תאור
פורינים • של מוגבר בייצור שמאופיינת מחלה
גנטית • מחלה
העצבים • במערכת פגיעה עקב קשים נוירולוגיים סימנים) , קואורדינציה ) חוסר פיגור המרכזית
זכרים - • בתינוקות בעיקר נראית
שנתיים - • בגיל ראשונים סימנים
קטיעת ) • עצמית לפגיעה שמובילה ביותר אלימה התנהגות) , שפתיים, פציעת הרגליים בהונות קטיעת אצבעות
באנזים : הפגם - חסר
Hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase [HGPRT]
של מחדש ניצולGuanine: כתוצאה קבוע באופן בתא מצטברים חופשיים בסיסים
פירוק נורמלי מתהליכי ליצירת - במצב מחדש ינוצלו אלו בסיסים(מיחזורנוקלאוטידים ) של - למשל מחדש י” Guanineניצול ליצירת HGPRTע
GMP:Free Guanine+ 5-Phosphoribosyl-1-
pyrophosphate (PPRP)
HGPRT
Guanosine 5’ monophosphate (GMP)
+ PPi
Hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase
:HGPRTבהיעדר
Guanine - גרעין חומצות של פירוק תוצרבתא יצטבר
ברמת חומר ) PRPPעלייהלסינתזה אין . (de-novoהמוצא
)GMPעיכוב ע"י תוצר (
סינתזה ברמת בסיסים de-novoעלייה שלפוריניים
ברמת Uric acidעלייהתהליכי ) של סופי תוצר
הפירוק(
Purine Nucleotide Catabolism
AMP[Adenosine 5’ monophosphate]
5’-NucleotidaseH2OPi
AdenosineAdenosine deaminase
H2ONH3
InosineNucleotidase
H2ORibose
HypoxanthineXanthine oxidase
H2O + O2 H2O2
XanthineXanthine oxidase
H2O + O2
H2O2
Uric acid
GMP[Guanosine 5’ monophosphate]
5’-NucleotidaseH2OPi
GuanosineNucleotidaseH2O
Ribose
Guanine
Guanine deaminase
H2ONH3
ברמת בדם Uric acid עלייהושתן
מחלת של מאפייןGout
של: אולם מוגברת גם Uric acidהפרשה תתכן- שהם באנשים
גדול פנים שטח בעלי
קיצוניים לחץ במצבי נמצאים
במחלת הטיפולGout: דיאטה של שילוב
ותרופות כלכלה: דיאטה , דלתמומלצת גרעין חומצות חלבוןונוקלאוטידים
יצור להגברת תורמת בחלבון עשירה כלכלהבנייתם לצורך דורשים ואלו מאחר הפורינים
אמינו להימנע חומצות יש:מ
דהידרציההשמנהמזון של רבה כמות
) . , גרעין) ח חלבוןשמירת לשם נצרך
הגוף משקל
גבישי Uricיצירתacid בריכוזה תלויהבדם
למצב : תכשירים בהתאם משתנה הטיפולהמחלה
כרוניחריף
Non-steroidal anti-inflammatory drugs
Indomethacin, Naproxan Ibuprofen
הפרשת. 1 מגבירי Uric תכשיריםacid Xanthine oxidaseמעכבי. 2
קולכיצין. 3
קליני • :קולכיצין לשיפור ומביא יעיל מאוד
בסרום • האוראטים ברמת לירידה גורם אינו
ברור • לא פעולה מנגנון כי :יתכןהפולימורפונוקליאריים • הלויקוציטים של למיקרוטובולים נקשר
המיקרוטובולים • של המרחבי המבנה פירוק
• , התאים של ופגוציטוזה הצמדות התנועה ביכולת פגיעה
Uricosuric drugs: של הפינוי רמת את שמעלים תכשיריםUric acid ( ”תהליך עיכוב הכליות י ע
) החוזרת הספיגה
Probencid
Sulfinpyrazone
הדלקתית • התגובה צמצום
O
NH
N NH
N
Hypoxanthine
NH
N NH
N
Allopurinol
O
Allopurinol : יצירת Uric acidמניעתAllopurinol = האנזים של תחרותי Xanthineמעכב
oxidase מנגנון :הפעולה
Nucleic acids
AMPGMP
Guanine Hypoxanthine
Xanthine
Uric acid
Xanthine oxidase
Xanthine oxidase
הפרשה
הפרשה
מבני אנלוג
בכמות Uric acidירידה
Hypoxanthine -וXanthine מסיסים - יותר Uricמ acid
מופרשים הטיפול בזמן
נוקלאוטידים של ביוסינטזהפירימידינים
UMP CMP
Uridine 5’-monophosphateCytidine 5’-monophosphate
השוני מסינטזת :פורינים
בשלב הראשון הטבעת הפירימידינית המשושה נבנית •
של Ribose 5- phosphate, חיבור הטבעת המושלמת ל- בשלב השני •PRPP
סינתזה של נוקלאוטידים פורינים ופירימידינים – :סיכום
:פירימידינים:פורינים
Ribose 5-phosphate
PRPP
בניית הטבעת הפורינית PRPPע"ג
נוקלאוטיד
עיכוב ע"י תוצר
בניית הטבעת הפירימידינית
Ribose 5-phosphateחיבור ל- PRPPשל
נוקלאוטיד
עיכוב ע"י תוצר
של נוקלאוטידים מיחזור מסלולי פירימידינים קיימים במיקרואורגניזמים
ביונקים – רמת המיחזור של הנוקלאוטידים הפירימידינים אינה
משמעותית
Ribonucleotides -הם חומרי המוצא ל Deoxyribonucleotides
RNA
DNA
הריאקציה:Ribonucleotide
diphosphateDeoxynucleotide diphosphate
חיזור
Ribonucleotide reductase
2 ’C : OH
dUMP מ- dTMPיצירת
Uracil ולאThymine מכיל DNAה-
dUMP הוא dTMPחומר המוצא ל-
המקור dUMP:ל-
dCTPדאמינציה של •
dUDPפוספורילציה של •
dTMPיצירת דאמינצי
ה
הפיכת ריבונוקלאוטיד לדאוקסי
ריבונוקלאוטיד
פוספורילציה
:תוצר ביניים משותף
Folate 10
:שלבי הריאקציה
deoxyuridine 5’-] monophos phatedUMP[
deoxthymidine 5’-] monophos phatedTMP[
Thymidilate s ynthas e
1
N5N10- Methyle ne te trahydrofo late 7, 8Dihydrofo late
העברת יחידת פחמן
Tetrahydrofo late
Dihydrofo latereductas e
Serinehydroxymethyltrans feras e
2NADPH+H+
NADP+
רגנרציה
GlycineSerine
Folic acid / Folate
Structure and terminology
Folic acid ו Folate- תרכובות של למשפחה כלליים שמות- מ הנגזרות
מ - המורכבת
של Pteridineטבעת Aminobenzoic acidשייר
Pteroic acid
גלוטמית חומצה נקשרת אליה
Pteridine Aminobenzoic Acid
Pteroic acid
Glutamic acid
Folic acid
7,8 Dihydrofolate
5,6,7,8 Tetrahydrofolateנגזרות
פעילות:
Folic acid קליטת Folic acid מהמזון:
ל : Tetrahydrofolate – THF הופכתי” - Dihydrofolate reductaseהאנזיםע
הריאקציה:Folate
Dihydrofolate (DHF) Tetrahydrofolate (THF)
NADPH+H+
NADP+
NADPH+H+ NADP+
Dihydrofolate reductase
ביותר Dihydrofolate reductaseהאנזים - לאנלוגים רגישמטבוליטים ) Folic acidשל מבניים שמשמשים (אנטי
של סרטןבכימותרפיהMethotrexateAminopterin
ביולוגיות :פונקציות
של השונות במגוון קואנזימיםהן Folateהנגזרות שמשתתפיםיחידות של העברה הכוללים ביוכימיים פחמניות תהליכים חד
:לדוגמהשל פירימידינים •:ביוסינתזה
פורינים •
מתיונין •
של היסטידין •:דגרדציה
פורינים •
נוקלאוטידים סינתזת מעכבי תכשירים
של ] מבניים Folate]אנלוגים
מתאים סרטנייםתאים יותר מהר גדליםנורמליים
סינתזת למעכבי יותר רגישיםבהשוואה נוקלאוטידים
נורמליים לתאים
מוגברת דרישהכחומרי לנוקלאוטידים
ליצור DNA/RNAגלם
לכן:
ו - , Folateמאחר הרי גרעין חומצות של פרקורסורים לייצור חשובה
) מטבוליטים ) אנטי המבניים ייצור יאטושהאנלוגים קצב את
שמתחלקים בתאים הגרעין (מהרחומצות סרטן )
אנזים :המטרה
Dihydrofolate reductase
:התכשיריםMethotrexate
Aminopterinמטבוליטים = אנטי
מעכבים
Methotrexateאתר הפעולה של המעכבים Aminopterinו-