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Pyrimidine de novo Metabolism: ATCase Reaction

by Kevin Ahern, PhD

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    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 k├Ânnen auf dem Bildschirm das Schema der sechs Reaktionen sehen, die man ben├Âtigt f├╝r die bei der Herstellung von Pyrimidinen. Ausgang sind sehr einfachen Vorl├Ąufersubstanzen 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 sp├Ąter angeh├Ąngt wird. Wir sehen also, dass das hier passiert.

    00:39 In der Tat sehen wir die Befestigung des Rings in Reaktion Nummer f├╝nf.

    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, m├╝ssen wir nicht jeden Schritt durchgehen, um zu verstehen, was in diesem Prozess passiert.

    00:57 Es gibt zwei Reaktionen, auf die ich mich konzentrieren m├Âchte, damit Sie besser verstehen k├Ânnen, was passiert.

    01:01 Und die wichtigste davon ist die allererste, ├╝ber die ich sprechen werde. N├Ąmlich 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 m├Âchte 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 Molek├╝l Carbamoylphosphat ein Aspirat hinzuf├╝gt.

    01:32 Das Enzym, das dies katalysiert ist nat├╝rlich 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 Molek├╝l, wieder in ein anderes Molek├╝l, wieder in ein anderes Molek├╝l, usw.

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

    01:50 Es sind etwa 10 Reaktionen n├Âtig, 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 R├╝ckkopplungshemmung bekannt.

    02:17 Diese R├╝ckkopplungshemmung 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 w├╝rden, w├╝rden wir Energie verschwendeten und es w├Ąre ein Ungleichgewicht.

    02:34 Indem also CTP eine R├╝ckkopplung 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 F├Ąhigkeit ATP, ATCase zu aktivieren, wie Sie hier sehen. Sie ist f├╝r das Gleichgewicht der relativen Mengen an Purinen und Pyrimidinen unerl├Ąsslich.

    03:14 Denn wenn wir bedenken, was mit Purinen und Pyrimidine bei der Synthese einer Nukleins├Ąure 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 ungef├Ąhr 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 g├Ąbe 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 M├Âglichkeit, 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 f├╝r dieses Gleichgewicht.

    04:33 Die dritte Sache, die zum Gleichgewicht beitr├Ągt, ist Aspartat.

    04:35 Es hat nichts mit Nukleotiden zu tun. Wir k├Ânnen 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 Aminos├Ąure ist.

    04:49 Wenn die Nukleotide f├╝r die Zellteilung hergestellt werden, dann muss die Zelle alle Dinge haben, die sie daf├╝r braucht.

    05:00 Wenn also reichlich Aspartat vorhanden ist, ist das ein Hinweis darauf, dass die Zelle gen├╝gend Aminos├Ąuren zur Verf├╝gung hat, um voranzukommen.

    05:07 Aspartat aktiviert also die ATCase und teilt der Zelle mit, dass gen├╝gend Aminos├Ąuren vorhanden sind. Wir k├Ânnen 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.


    About the Lecture

    The lecture Pyrimidine de novo Metabolism: ATCase Reaction by Kevin Ahern, PhD is from the course Purine and Pyrimidine Metabolism.


    Included Quiz Questions

    1. ATCase
    2. PRPP synthetase
    3. PRPP amidotransferase
    4. IMP dehydrogenase
    5. Adenylosuccinate synthetase
    1. ATP and aspartate
    2. CTP and aspartate
    3. GTP and aspartate
    4. UTP and aspartate
    5. TTP and aspartate
    1. The higher concentrations of CTP inhibit the ATCase enzyme and therefore stop the further synthesis of pyrimidine nucleotides.
    2. The higher concentrations of CTP inhibit the ATCase enzyme via a feedback mechanism and hence stop the further synthesis of purine nucleotides.
    3. The higher concentrations of CTP activate the ATCase enzyme, and hence synthesis of pyrimidine nucleotides is enhanced.
    4. The higher CTP concentrations activate the ATCase enzyme, and hence synthesis of purine nucleotides is enhanced.
    5. The higher CTP concentrations activate the ATCase enzyme, and hence synthesis of aspartate is enhanced.
    1. ATCase requires one aspartate to produce carbamoyl aspartate.
    2. ATC requires one asparagine to produce carbamoyl asparagine.
    3. It is activated by CTP and ATP.
    4. It is inhibited by abundant aspartate.
    5. It is inhibited by ATP.

    Author of lecture Pyrimidine de novo Metabolism: ATCase Reaction

     Kevin Ahern, PhD

    Kevin Ahern, PhD


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    By Orel G. on 24. June 2017 for Pyrimidine de novo Metabolism: ATCase Reaction

    It was very clear and explained well- the subject itself is usually hard to explain