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Catabolism of Guanine Nucleotides and Adenine Nucleotides

by Kevin Ahern, PhD

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    00:00 Nun haben wir die de-novo-Synthese sowohl der Purine als auch der Pyrimidine abgeschlossen. Nun ist es an der Zeit, dass wir unsere Aufmerksamkeit auf die Zerlegung dieser Nukleotide richten und wie diese Teile auf andere Weise zur Herstellung von Nukleotiden genutzt werden können. Dazu gehört der Katabolismus, und ich möchte mit dem Abbau der Guanin-Nukleotide beginnen. Nukleotide in Nukleinsäuren liegen als Monophosphate vor.

    00:23 Sie begannen als Triphosphate, aber w√§hrend ihres Polymerisationsprozesses gingen 2 der Phosphate verloren, so dass die endg√ľltige Nukleins√§ure Monophosphate enth√§lt. Wenn wir diese Nukleins√§uren aufspalten, egal ob es sich um RNA oder DNA handelt, erhalten wir Nukleosidmonophosphate, wie Sie hier sehen k√∂nnen.

    00:40 Diese Reaktion wird durch Enzyme katalysiert, die als Nukleasen bekannt sind. Im Fall der abbauenden Enzyme der RNA-Spaltung sprechen wir von RNAsen, und die Enzyme, die die DNA abbauen, sind bekannt als DNAsen. Dabei entstehen Nukleosidmonophosphate, die im Falle von RNA als AMP, GMP, CMP und UMP vorhanden w√§ren. Bei diesen Nukleosidmonophosphaten kann das Phosphat entfernt werden, und wenn das passiert, hat man am Ende nur Nukleoside. Und diese Reaktionen werden durch Enzyme katalysiert, die als Nukleotidasen bekannt sind. Schlie√ülich k√∂nnen die Nukleoside in Basen und Zuker aufgespalten werden, aus denen sie bestehen. Der Zucker ist im Falle der RNA nat√ľrlich Ribose. Diese Reaktionen werden von Enzymen mit verschiedenen Namen katalysiert, und wir werden uns in diesem Moment nicht darum k√ľmmern. Im Falle der RNA sehen wir hier also die RNAse, die die Reaktion katalysiert, und wir sehen eines der Nukleosidmonophosphate, in diesem Fall hier GMP, Guanosinmonophosphat, und die Entfernung des Phosphats ergibt dann das Nukleosid Guanosin, das durch die Nukleotidase katalysiert wird und dann schlie√ülich, ganz unten, sehen wir die Produktion der Base Guanin und die Umwandlung des Ribose-1-Phosphat zu Ribosezucker. Das Enzym, das das Nukleosid in die Basen und Zucker zerlegt, ist bekannt als Purin-Nukleosid-Phosphorylase, und wie ich schon sagte, die verschiedenen Enzyme haben leicht unterschiedliche Bezeichnungen. Der Abbau der Adenin-Nukleotide ist √§hnlich wie bei den GMP-Nukleotiden, aber wir sehen, dass es eine Reihe von anderen M√∂glichkeiten gibt, wie die Adenin-Nukleotide abgebaut werden k√∂nnen. Wir sehen zun√§chst einmal denselben Ausgangspunkt wie bei der RNA oder DNA , wo sie in Nukleosidmonophosphate aufgespalten sind. Im Fall von RNA ist das Enzym eine RNase und wir sehen die Produktion von AMP. AMP kann dann auf 2 verschiedenen Arten in ein Abbauprodukt umgewandelt werden; zum einen k√∂nnen wir Nukleoside herstellen, wie wir es zuvor mit dem Purin getan haben durch die Nukleotidase, um Adenosin zu erhalten, und das bedeutet einfach den Verlust des Phosphats von der linken Seite des AMP. Alternativ kann das Nukleosidmonophosphat aber auch desaminiert werden.

    02:50 In diesem Fall wird der Base eine Aminogruppe entzogen. Das Enzym, das dies katalysiert, ist eine AMP-Desaminase. Das Produkt dieser Desaminierung ist ein anderes Nukleotid, das als Inosinsäure Säure oder IMP bezeichnet wird. Inosinsäure ist das IMP, das wir vorhin bei der Synthese am Verzweigungspunkt gesehen haben, und IMP kann in Inosin umgewandelt werden, indem das Phosphat durch die Nukleotidase entfernt wird. Also, wir sehen wie dies als Ausweichmanöver diente, um zum selben Punkt zu gelangen, und diese Seite wird in nur einer Sekunde zum selben Punkt gelangen. Um von Adenosin zu Inosin zu gelangen, ist wiederum eine einfache Desaminierung erforderlich und diese Desaminierung wird durch das Enzym Adenosindesaminase katalysiert.

    03:35 Das Inosin kann in diesem Fall die Base vom Zucker abspalten, wie wir es bei den Guanosin-Nukleotiden gesehen haben, um Ribose-1-Phosphat und Hypoxanthin herzustellen. Nun, Hypoxanthin ist ein wichtiges Bergungsmolek√ľl, und wir haben gesehen, wie wir dorthin kommen. Das Enzym, das diese Reaktion katalysiert, ist eine Purin-Nukleosid-Phosphorylase. Phosphorylasen sind Enzyme, die Phosphat verwenden, um die Bindungen zu spalten. Das Gleiche geschah mit den Guanin-Nukleotiden. Ich habe das nicht gesagt, aber wichtig ist, dass das Phosphat das Molek√ľl ist, das die Spaltung vornimmt. Das ist es, was uns das Ribose-1-Phosphat liefert.


    About the Lecture

    The lecture Catabolism of Guanine Nucleotides and Adenine Nucleotides by Kevin Ahern, PhD is from the course Purine and Pyrimidine Metabolism.


    Included Quiz Questions

    1. Nucleases break down nucleic acids into nucleotides.
    2. Nucleotides are broken down into nucleic acids.
    3. Guanine is broken down into guanosine and ribose-1-phosphate.
    4. Nucleases convert nucleosides into nucleoside monophosphates.
    5. Nucleotidases convert RNA and DNA into nucleoside monophosphates.
    1. AMP ‚Üí Inosinic acid (IMP) : AMP deaminase
    2. DNA ‚Üí Nucleoside monophosphate : RNAse
    3. AMP ‚Üí IMP : IMP deaminase
    4. Adenosine ‚Üí Inosine : Nucleotidase
    5. Inosinic acid ‚Üí Inosine : Adenosine deaminase

    Author of lecture Catabolism of Guanine Nucleotides and Adenine Nucleotides

     Kevin Ahern, PhD

    Kevin Ahern, PhD


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