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从头合成的IMP的合成
1.IMP的合成:IMP的合成包括11步反应:
(见图)
(1)5-磷酸核糖的活化:嘌呤核苷酸合成的起始物为α-D-核糖-5-磷酸,是磷酸戊糖途径代谢产物。
嘌呤核苷酸生物合成的第一步是由磷酸戊糖焦磷酸激酶(ribose phosphate pyrophosphohinase)催化,与ATP反应生成5-磷酸核糖-α-焦磷酸(5-phosphorlbosyl?α-pyrophosphate PRPP)。
此反应中ATP的焦磷酸根直接转移到5-磷酸核糖C1位上。
PRPP同时也是嘧啶核苷酸及组氨酸、色氨酸合成的前体。
因此,磷酸戊糖焦磷酸激酶是多种生物合成过程的重要酶,此酶为一变构酶,受多种代谢产物的变构调节。
如PPi和2,3-DPG为其变构激活剂。
ADP和GDP为变构抑制剂。
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(2)获得嘌呤的N9原子:由磷酸核糖酰胺转移酶(amidophosphoribosyl transterase)催化,谷氨酰胺提供酰胺基取代PRPP的焦磷酸基团,形成β-5-磷酸核糖胺(β-5-phosphoribasylamine PRA)。
此步反应由焦磷酸的水解供能,是嘌呤合成的限速步骤。
酰胺转移酶为限速酶,受嘌呤核苷酸的反馈抑制。
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(3)获得嘌呤C4、C5和N7原子:由甘氨酰胺核苷酸合成酶(glycinamide ribotide synthetase)催化甘氨酸与PRA缩合,生成甘氨酰胺核苷酸(glycinamide ribotide,GAR)。
由ATP水解供能。
此步反应为可逆反应,是合成过程中唯一可同时获得多个原子的反应。
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(4)获得嘌呤C8原子:GAR的自由α-氨基甲酰化生成甲酰甘氨酰胺核苷酸(formylgly?cinamide ribotide FGAR)。
由N10-甲酰-FH4提供甲酰基。
催化此反应的酶为GAR甲酰转移酶(GAR transtormylase)。
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(5)获得嘌呤的N3原子:第二个谷氨酰胺的酰胺基转移到正在生成的嘌呤环上,生成甲酰甘氨脒核苷酸(formylglycinamidine ribotide,FGAM)。
此反应为耗能反应,由ATP水解生成ADP+Pi,供能。
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(6)嘌呤咪唑环的形成:FGAM经过耗能的分子内重排,环化生成5-氨基咪唑核苷酸(5-aminoimidazole ribotide,AIR)。
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(7)获得嘌呤C6原子:C6原子由CO2提供,由AIR羧化酶(AIR carboxylase)催化生成羧基氨基咪唑核苷酸(carboxyamino imidazole ribotide,CAIR)。
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(8)获得N1原子:由天门冬氨酸与AIR缩合反应,生成5-氨基咪唑-4-(N-琥珀酰胺)核苷酸(5-aminoimidazole-4-(N-inylocarboxamide) ribotide,SACAIR)。
此反应与(3)步相似,由ATP水解供能。
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(9)去除延胡索酸:SACAIR在SACAIR甲酰转移酶催化下脱去延胡索酸生成5-氨基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(5-aminoimidazole-4-carboxamide ribotide,AICAR)。
(8)、(9)两步反应与尿素循环中精氨酸生成鸟氨酸的反应相似。
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(10)获得C2:嘌呤环的最后一个C原子由N10-甲酰-FH4提供,由AICAR甲酰转移酶催化AICAR甲酰化生成5-甲酰胺基咪唑-4-甲酰胺核苷酸(5-formaminoimidazole-4carboxyamideribotide,FAICAR)。
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(11)环化生成IMP:FAICAR脱水环化生成 IMP。
与反应(6)相反,此环化反应无需ATP供能。