Pyrimidine de novo Metabolism: ATCase Reaction

00:01 Okay. Damit ist die Synthese der Purine auf dem de novo-Weg abgeschlossen.

00:06 Schauen wir uns nun die De-novo-Synthese der Pyrimidine an.

00:09 Sie können auf dem Bildschirm das Schema der sechs Reaktionen sehen, die man benötigt für die bei der Herstellung von Pyrimidinen. Ausgang sind sehr einfachen Vorläufersubstanzen und es endet mit dem ersten der Pyrimidin-Nukleotide: UMP.

00:22 Jetzt sehen wir uns das Ganze in gezoomter Ansicht an, um eine Vorstellung zu bekommen, wie dies geschieht.

00:28 Wir erinnern uns, dass der Pyrimidinring getrennt vom Zucker hergestellt wird und dann später angehängt wird. Wir sehen also, dass das hier passiert.

00:39 In der Tat sehen wir die Befestigung des Rings in Reaktion Nummer fünf.

00:43 Der Pentosezucker erscheint an dieser Stelle zum ersten Mal.

00:46 Und in Reaktion Nummer sechs machen wir die UMP.

00:50 Nun, wie bei der Synthese der Purine, müssen wir nicht jeden Schritt durchgehen, um zu verstehen, was in diesem Prozess passiert.

00:57 Es gibt zwei Reaktionen, auf die ich mich konzentrieren möchte, damit Sie besser verstehen können, was passiert.

01:01 Und die wichtigste davon ist die allererste, über die ich sprechen werde. Nämlich die Reaktion Nummer zwei.

01:06 Die Reaktion Nummer zwei wird von einem Enzym namens ATCase katalysiert.

01:11 Ich habe dieses Enzym in anderen Vorlesungen dieser Reihe beschrieben, aber ich möchte mich jetzt auf das Gleichgewicht der Nukleotide konzentrieren.

01:18 ATCase katalysiert die folgende Reaktion: Carbamoylphosphat wird in Carbamoylaspartat umgewandelt.

01:25 Und das geschieht, indem man dem ersten Molekül Carbamoylphosphat ein Aspirat hinzufügt.

01:32 Das Enzym, das dies katalysiert ist natürlich ATCase.

01:36 Dies ist die zweite Reaktion in diesem Prozess.

01:39 Es gibt eine Reihe von Reaktionen, die stattfinden.

01:42 Umwandlung von Carbamoylaspartat in ein Molekül, wieder in ein anderes Molekül, wieder in ein anderes Molekül, usw.

01:48 Es gibt sechs Reaktionen, um zu UMP zu gelangen.

01:50 Es sind etwa 10 Reaktionen nötig, um zum Endprodukt, dem CTP, zu gelangen.

01:55 Wichtig ist hier, dass CTP das Endprodukt des Stoffwechselwegs ist.

02:01 CTP hat hier eine wichtige Funktion.

02:04 Es hemmt die Wirkung von ATCase.

02:08 Diese Hemmung eines Endprodukts, der ein Enzym am Anfang hemmt, ist als Rückkopplungshemmung bekannt.

02:17 Diese Rückkopplungshemmung ist wichtig, um zu steuern, wie viele Pyrimidin-Nukleotide gebildet werden.

02:23 Wenn wir also zum Beispiel zu viel CTP haben, wollen wir nicht, dass das Enzym mehr Pyrimidin-Nukleotide herstellt. Wenn wir mehr herstellen würden, würden wir Energie verschwendeten und es wäre ein Ungleichgewicht.

02:34 Indem also CTP eine Rückkopplung hat und das Enzym hemmt, sehen wir eine Kontrolle, die der Zelle hilft, die richtige Menge an Pyrimidin-Nukleotiden zu produzieren.

02:45 Nun, das ist nicht das einzige Gleichgewicht, das bei diesem Enzym eine Rolle spielt.

02:48 Dieses Enzym ist am Gleichgewicht beteiligt.

02:50 Nicht nur die Menge der hergestellten Pyrimidin-Nukleotide, sondern auch die relative Menge an Pyrimidin- und Purin-Nukleotiden, ist wichtig. Und das wird hiermit gemacht.

03:01 ATP ist ein Purin und hat daher die Fähigkeit ATP, ATCase zu aktivieren, wie Sie hier sehen. Sie ist für das Gleichgewicht der relativen Mengen an Purinen und Pyrimidinen unerlässlich.

03:14 Denn wenn wir bedenken, was mit Purinen und Pyrimidine bei der Synthese einer Nukleinsäure passiert, woran denken wir da? A paart sich mit T und G paart sich mit C. Also, A ist ein Purin, T ist ein Pyrimidin, G ist ein Purin und C ist ein Pyrimidin.

03:30 Wir sehen, dass sich Purine mit Pyrimidinen paaren.

03:33 Wir sollten ungefähr gleiche Mengen von beiden haben.

03:35 Wenn wir zu viel von dem einen und dem anderen haben, kommt es zu der Mutation, von der ich gesprochen habe.

03:39 Dieser ATCase spielt also eine sehr wichtige Rolle bei der Feststellung, ob das Gleichgewicht richtig ist.

03:45 Stellen wir uns also vor, es gäbe ein Rennen zwischen CTP und ATP.

03:51 Derjenige, der das Rennen um das Enzym zuerst gewinnt, beeinflusst das Enzym entsprechend.

03:57 Wenn wir also mehr CTP als ATP haben, dann wird CTP wahrscheinlich das Rennen gewinnen und wird zum ATCase gelangen und es ausschalten.

04:07 Schaltet die Synthese von Pyrimidin-Nukleotiden aus.

04:11 Daher haben die Purine die Möglichkeit, auf ihrem Syntheseweg aufzuholen.

04:16 Wenn ATP das Rennen gewinnt, bedeutet das, dass es mehr Purine als Pyrimidine gibt.

04:21 Das bedeutet, dass wir anfangen werden mehr Pyrimidine herzustellen, ATCase wird aktiviert und die Synthese von Pyrimidinen wird kontinuierlich fortgesetzt.

04:30 ATCase sorgt also für dieses Gleichgewicht.

04:33 Die dritte Sache, die zum Gleichgewicht beiträgt, ist Aspartat.

04:35 Es hat nichts mit Nukleotiden zu tun. Wir können es hier sehen.

04:39 Aspartat ist in diesem Gesamtschema ebenfalls wichtig, aber nicht aus der Perspektive der Nukleotide.

04:45 Denken Sie daran, dass Aspartat eine Aminosäure ist.

04:49 Wenn die Nukleotide für die Zellteilung hergestellt werden, dann muss die Zelle alle Dinge haben, die sie dafür braucht.

05:00 Wenn also reichlich Aspartat vorhanden ist, ist das ein Hinweis darauf, dass die Zelle genügend Aminosäuren zur Verfügung hat, um voranzukommen.

05:07 Aspartat aktiviert also die ATCase und teilt der Zelle mit, dass genügend Aminosäuren vorhanden sind. Wir können also weitermachen.

05:15 Und wenn nicht genug Aspartat vorhanden ist, wird es nicht durch diese aktiviert und das Enzym wird weniger wahrscheinlich die Pyrimidin-Nukleotide herstellen.

05:23 Das Gleichgewicht ist sehr wichtig, Pyrimidine und Purine.