В следующей последовательности реакций образуется предшественник всех пиримидиновых нуклеотидов - УМФ:
Н2О
N–карбамоиласпартат Дигидрооротат
дигидрооротаза
дигидро–
НАД оротат–
НАДН++ Н дегидроге–
наза
Оротат
ФРПФ оротат–
фосфо–
ФФн рибозил–
транс–
фераза
ОМФ
оротидилат–
Н+декарбокси–
СО2 лаза
УМФ
С участием молекул АТФ под действием специфичес–ких киназ (УМФ–киназа, нуклеозид–фосфаткиназа) УМФ превращается в УТФ.
УТФ служит предшественником ЦТФ:
глутамин + глутамат +
АТФ + Н2О АДФ + Фн+ 2Н+
УТФ ЦТФ
Регуляция синтеза пуриновых нуклеотидов
Ключевыми ферментами процесса являются карбамоилфосфатсинтаза II (1) и АТКаза (2), схема регуляции которых изображена ниже:
(1)
СО2 + глутамин + 2АТФ карбамоилфосфат
аспартат
УМФ, УТФ (2) ЦТФ
карбамоиласпартат
УМФ
УТФ
ЦТФ
В регуляции 2 реакция – решающий этап. ЦТФ значительно снижает сродство фермента АТКазы к субстрату (степень ингибирования до 90%). Активация этого фермента происходит под действием АТФ, что позволяет координировать скорости образования пуринов и пиримидинов.
Известна наследственная патология, при которой нарушается синтез пиримидиновых нуклеотидов - это оротацидурия. Болезнь связана с недостаточностью ферментов, которые катализируют образование и декарбоксилирование оротовой кислоты при синтезе УМФ (две последние реакции синтеза) - оротатфосфорибозил–трансферазы и ОМФ-декарбоксилазы. В результате наблюдается дефицит пиримидиновых нуклеотидов, в крови повышается концентрация оротовой кислоты, которая выводится с мочей. Образование оротовой кислоты при этом заболевании усилено, так как нет аллостерических ингибиторов синтеза - конечных продуктов - УМФ и УТФ. Лечение необходимо, так как может развиваться отставание в умственном или физическом развитии, тяжелая мегалобластическая анемия, резистентность к витаминам, лейкопения, иммунодефицит. Эти нарушения являются следствием «пиримидинового голода», а не токсического действия оротовой кислоты. Для лечения применяют уридин в дозах 0,5 - 1г в сутки. Такая терапия устраняет «пиримидиновый голод» и продолжается без перерывов на протяжении всей жизни.
Оротатацидурия может также развиваться на начальных этапах лечения подагры аллопуринолом. Этот препарат в организме частично превращается в сильный ингибитор декарбоксилазы оротовой кислоты, вследствие чего происходит временное усиление образования оротовой кислоты.