e-les 23
Module 10.1.1: Metabolisme van basen en nucleotiden
Inleiding
- Basen worden afgeleid van AZ
- Kankercellen: Onsterfelijk, blijven delen en stoppen niet
- Kankercellen hebben ook een zwakke plek → met geneesmiddelen die zwakke plek
rake, antimetabolieten
Overzicht nucleotiden- en basenhuishouding van een cel
- Evenwicht van de verschillende nucleotiden
- Hergebruik basen = salvage weg
- De novo aanmaken van AZ en C-bron
- Overtollige basen afbreken en elimineren
- Pyrine en purine: 2 verschillende wegen
- Niet-essentiële AZ gebruiken om eventueel in grote hoeveelheden basen op te
bouwen
Nomenclatuur van basen, nucleosiden en nucleotiden → Tabel kennen!
Schema van de synthese van de verschillende nucleotiden
- De novo synthese begint met AZ en met een N-bron
- Drijfveer via de energy charge
Bouwstenen voor de opbouw van het purineskelet
- Eenvoudige bouwstenen die dienen om het skelet atoom per atoom op te bouwen op
de ribose ring
- N afkomstig van AZ
Vorming van de geactiveerde bouwsteen: PRPP
- Geactiveerde vorm van ribose
- Gaat base binden
- C1 is bijzonder → ATP gebruiken en de buitenste 2 P overdragen op C1
De novo purinesynthese: ingewikkelde anabole weg
- Purineskelet opgebouwd
- 10 reacties, gekatalyseerd door minder dan 10 enzymen
Metabole fluxcontrole van de purinesynthese
- 2de fase IMP laten diversifiëren
- Vertakte metabole weg
- Fluxcontrole aan het begin
De de novo synthese wordt mogelijk dankzij een “purinosoom”
- 10 enzymactiviteiten zitten in een ruimte dicht bij elkaar → in purinosoom
- GART trifunctioneel
- @kern 6 tal genen nodig voor die 10 activiteiten
- Promotor gedeeld door PPAT en PAICS
Chloë Van Hove
2de bach Biomedische Wetenschappen
,Voordeel van het bestaan van een “purinosoom”
- Aangetoond in celculturen met een antilichaam gericht tegen een enzym
- Cellen geen purines in kweekmedium → cellen zelf purines maken → enzymactiviteit
is puntvormig geconcentreerd
- Purines wel toegevoegd → purinosomen vallen uit elkaar → geen de novo synthese
→ fluorescentie heel diffuus
- Dynamisch systeem waar de fluxcontrole voor een deel berust op het opbouwen of
uiteenvallen van purinosomen
2 voorbeelden van salvage weg van purinesynthese
- Purines gebruiken om nucleotiden te maken = salvage weg
- Niet het purine skelet opbouwen atoom per atoom maar het purine in 1 stap op de
ribose ring plaatsen
- PRPP nodig → transfer reactie → adenine ipv pyrofosfaat
- PRPP nodig → transfer reactie → guanine ipv pyrofosfaat
De novo pyrimidine biosynthese: eerste fase
- Vrije basen opbouwen en in de laatste stap aan de ribose ring hechten
- Opbouw vrije basen → multifunctionele enzymen nodig
- 3 eerste reacties onderdeel van een trifunctioneel enzym
De novo pyrimidine biosynthese: tweede fase
- Vertakkingen!
De novo versus salvage weg van basen synthese
- Zowel voor de purines als de pyrimidines
- De novo: C-bron meestal glucose
- Salvage: Alleen PRPP nodig dat bevat alle E om te koppelen in 1 stap
Purine-analogen als antimetabolieten
- Stofjes gebruiken die inwerken op het metabolisme → verstoren → geneeskundig
voordeel uithalen
- Proliferatie van bepaalde virussen afremmen
- Herpes infecties: Stofje toedienen dat een nucleoside analoog is waarbij de ribose
ring structuur ontbreekt → ingebouwd in virale genoom → replicatie stopt
- HIV: Gebruikt reverse transcriptase om het RNA om te zetten naar cDNA
→ remmers voor dit transcriptase gebruiken
- Onderdrukken immuunsysteem
- Azathioprine: NS verbinding aan de base → verhinderen cellen om actief te worden
- Gebruikt na orgaantransplantatie
- Preventie van jicht
Extra stappen voor DNA synthese
- DNA bouwstenen → desoxyribose nodig
- Als base thymine nodig
Chloë Van Hove
2de bach Biomedische Wetenschappen
, Ribonucleotidereductase ⇒ desoxyribonucleosidedifosfaten
- Basen van de nucleotiden verschillen
- Rode d = deoxy
- 4 soorten reacties, lijken allemaal op elkaar → in dezelfde actieve site
- Interface = actieve site
- Radicaal valt de OH groep aan
- Naast een gewone fluxcontrole zijn er ook allosterische sites
Thymine synthese vereist…
- Uracil base veranderen in thymine base
- Methylering op de base zelf → werking van TYMS
- Serine nodig voor oplading → glycine
Waarom thymine als DNA base?
- Synthese thymine base: Op het niveau van monofosfaten
- Reductie van ribose: Op het niveau van difosfaten
- Waarom thymine als DNA base en niet uracil
- In DNA kan schade ontstaan door de oxidatieve deaminatie van cytosine
waarbij een N wordt vervangen door een O → cytosine wordt uracil
- G over U → fout → U weg
- U wel onderdeel van de 4 normale basen → herstelsysteem in problemen
Gevolg ⇒ gemethyleerde cytosine in DNA is mutageen
- T wordt niet herkend als fout
- Cel → replicatie → ingebouwd in de dochtercel
- Puntmutaties ten gevolge van gemethyleerde cytosines
“Antimetabolieten” van het pyrimidinemetabolisme
- Synthese van thymine uit uracil op het niveau van dUMP
Methotrexaat remt dihydrofolaatreductase
- Komt omdat het dus erg lijkt op de structuur die moet worden gereduceerd
- Competitie → geneesmiddel gaat ervoor zorgen dat er minder dihydrofolaat wordt
gereduceerd
Methotrexaat is een foliumzuur analoog (lijkt op dihydrofolaat)
- Beide structuren kunnen in de actieve site doordringen door hun gelijkenis
Methotrexaat is een competitieve remmer van dihydrofolaat reductase (DHFR)
- Methotrexaat remt de reductie van de dubbele binding in dihydrofolaat waardoor
tetrahydrofolaat niet meer ontstaat
Dihydrofolaatreductase vormt een enzym-substraat complex met zijn substraat
- 2 mogelijkheden
Methotrexaat neemt enzym “uit de circulatie”
- Substraat bindt niet maar de inhibitor
- Geen reactie
Chloë Van Hove
2de bach Biomedische Wetenschappen
Module 10.1.1: Metabolisme van basen en nucleotiden
Inleiding
- Basen worden afgeleid van AZ
- Kankercellen: Onsterfelijk, blijven delen en stoppen niet
- Kankercellen hebben ook een zwakke plek → met geneesmiddelen die zwakke plek
rake, antimetabolieten
Overzicht nucleotiden- en basenhuishouding van een cel
- Evenwicht van de verschillende nucleotiden
- Hergebruik basen = salvage weg
- De novo aanmaken van AZ en C-bron
- Overtollige basen afbreken en elimineren
- Pyrine en purine: 2 verschillende wegen
- Niet-essentiële AZ gebruiken om eventueel in grote hoeveelheden basen op te
bouwen
Nomenclatuur van basen, nucleosiden en nucleotiden → Tabel kennen!
Schema van de synthese van de verschillende nucleotiden
- De novo synthese begint met AZ en met een N-bron
- Drijfveer via de energy charge
Bouwstenen voor de opbouw van het purineskelet
- Eenvoudige bouwstenen die dienen om het skelet atoom per atoom op te bouwen op
de ribose ring
- N afkomstig van AZ
Vorming van de geactiveerde bouwsteen: PRPP
- Geactiveerde vorm van ribose
- Gaat base binden
- C1 is bijzonder → ATP gebruiken en de buitenste 2 P overdragen op C1
De novo purinesynthese: ingewikkelde anabole weg
- Purineskelet opgebouwd
- 10 reacties, gekatalyseerd door minder dan 10 enzymen
Metabole fluxcontrole van de purinesynthese
- 2de fase IMP laten diversifiëren
- Vertakte metabole weg
- Fluxcontrole aan het begin
De de novo synthese wordt mogelijk dankzij een “purinosoom”
- 10 enzymactiviteiten zitten in een ruimte dicht bij elkaar → in purinosoom
- GART trifunctioneel
- @kern 6 tal genen nodig voor die 10 activiteiten
- Promotor gedeeld door PPAT en PAICS
Chloë Van Hove
2de bach Biomedische Wetenschappen
,Voordeel van het bestaan van een “purinosoom”
- Aangetoond in celculturen met een antilichaam gericht tegen een enzym
- Cellen geen purines in kweekmedium → cellen zelf purines maken → enzymactiviteit
is puntvormig geconcentreerd
- Purines wel toegevoegd → purinosomen vallen uit elkaar → geen de novo synthese
→ fluorescentie heel diffuus
- Dynamisch systeem waar de fluxcontrole voor een deel berust op het opbouwen of
uiteenvallen van purinosomen
2 voorbeelden van salvage weg van purinesynthese
- Purines gebruiken om nucleotiden te maken = salvage weg
- Niet het purine skelet opbouwen atoom per atoom maar het purine in 1 stap op de
ribose ring plaatsen
- PRPP nodig → transfer reactie → adenine ipv pyrofosfaat
- PRPP nodig → transfer reactie → guanine ipv pyrofosfaat
De novo pyrimidine biosynthese: eerste fase
- Vrije basen opbouwen en in de laatste stap aan de ribose ring hechten
- Opbouw vrije basen → multifunctionele enzymen nodig
- 3 eerste reacties onderdeel van een trifunctioneel enzym
De novo pyrimidine biosynthese: tweede fase
- Vertakkingen!
De novo versus salvage weg van basen synthese
- Zowel voor de purines als de pyrimidines
- De novo: C-bron meestal glucose
- Salvage: Alleen PRPP nodig dat bevat alle E om te koppelen in 1 stap
Purine-analogen als antimetabolieten
- Stofjes gebruiken die inwerken op het metabolisme → verstoren → geneeskundig
voordeel uithalen
- Proliferatie van bepaalde virussen afremmen
- Herpes infecties: Stofje toedienen dat een nucleoside analoog is waarbij de ribose
ring structuur ontbreekt → ingebouwd in virale genoom → replicatie stopt
- HIV: Gebruikt reverse transcriptase om het RNA om te zetten naar cDNA
→ remmers voor dit transcriptase gebruiken
- Onderdrukken immuunsysteem
- Azathioprine: NS verbinding aan de base → verhinderen cellen om actief te worden
- Gebruikt na orgaantransplantatie
- Preventie van jicht
Extra stappen voor DNA synthese
- DNA bouwstenen → desoxyribose nodig
- Als base thymine nodig
Chloë Van Hove
2de bach Biomedische Wetenschappen
, Ribonucleotidereductase ⇒ desoxyribonucleosidedifosfaten
- Basen van de nucleotiden verschillen
- Rode d = deoxy
- 4 soorten reacties, lijken allemaal op elkaar → in dezelfde actieve site
- Interface = actieve site
- Radicaal valt de OH groep aan
- Naast een gewone fluxcontrole zijn er ook allosterische sites
Thymine synthese vereist…
- Uracil base veranderen in thymine base
- Methylering op de base zelf → werking van TYMS
- Serine nodig voor oplading → glycine
Waarom thymine als DNA base?
- Synthese thymine base: Op het niveau van monofosfaten
- Reductie van ribose: Op het niveau van difosfaten
- Waarom thymine als DNA base en niet uracil
- In DNA kan schade ontstaan door de oxidatieve deaminatie van cytosine
waarbij een N wordt vervangen door een O → cytosine wordt uracil
- G over U → fout → U weg
- U wel onderdeel van de 4 normale basen → herstelsysteem in problemen
Gevolg ⇒ gemethyleerde cytosine in DNA is mutageen
- T wordt niet herkend als fout
- Cel → replicatie → ingebouwd in de dochtercel
- Puntmutaties ten gevolge van gemethyleerde cytosines
“Antimetabolieten” van het pyrimidinemetabolisme
- Synthese van thymine uit uracil op het niveau van dUMP
Methotrexaat remt dihydrofolaatreductase
- Komt omdat het dus erg lijkt op de structuur die moet worden gereduceerd
- Competitie → geneesmiddel gaat ervoor zorgen dat er minder dihydrofolaat wordt
gereduceerd
Methotrexaat is een foliumzuur analoog (lijkt op dihydrofolaat)
- Beide structuren kunnen in de actieve site doordringen door hun gelijkenis
Methotrexaat is een competitieve remmer van dihydrofolaat reductase (DHFR)
- Methotrexaat remt de reductie van de dubbele binding in dihydrofolaat waardoor
tetrahydrofolaat niet meer ontstaat
Dihydrofolaatreductase vormt een enzym-substraat complex met zijn substraat
- 2 mogelijkheden
Methotrexaat neemt enzym “uit de circulatie”
- Substraat bindt niet maar de inhibitor
- Geen reactie
Chloë Van Hove
2de bach Biomedische Wetenschappen
