Pyrimidine Catabolism and Salvage Reactions

00:00 Betrachten wir nun die Abbau- und Salvage-Pathway-reaktionen, die bei Pyrimidinnukleotiden auftreten.

00:08 Die Wege des Abbaus und der Verwertung der Pyrimidine überschneiden sich. Das liegt daran, dass die Umwandlung von Uracil- und Cytosin-haltigen Nukleotiden/Nukleosiden sehr einfach ist. Es gibt einen ähnlichen Abbauweg wie bei den Purinen, mit denen wir begonnen haben. Nukleasen spalten die Nukleinsäuren in Nukleosidmonophosphate. Nukleotidasen wandeln die Nukleosidmonophosphate in Nukleoside durch Abschneiden des letzten Phosphats. Die Nukleosidasen, die in der Medizin verwendet werden, und die Pyrimidine abbauen, sind jedoch keine Phosphorylasen, sondern Hydrolasen, die Wasser verwenden um die Base zu hydrolysieren und von den Zuckern abzuspalten. Nun, viele der Enzyme, arbeiten, wie bereits erwähnt, sowohl mit cytosin- als auch mit uracilhaltigen Nukleosiden oder Nukleotiden.

00:56 Die Aufspaltung dieser Verbindungen läuft auf die Bildung von Uracil hinaus. Wir werden uns also bei dem Katabolismus hauptsächlich auf Uracil konzentrieren. Thymidin, das andere Pyrimidin-Nukleotid, wird getrennt betrachtet in Bezug auf den Abbau. Dieser Weg ist ziemlich kompliziert, und ich werde Sie wieder nicht durch die einzelnen Schritte führen. Ich werde Ihnen jedoch einige allgemeine Tendenzen zeigen, die mit diesem Stoffwechselweg verbunden sind. Oben links sehen wir Uracil. Uracil ist die Basis die durch die bisher beschriebenen Reaktionen entstanden ist: die Nukleotidasen, die Hydrolasen, und die Nukleasen, die die RNA abbauen. Wir sehen, wenn wir von rechts nach links den Weg verfolgen, die Aufschlüsselung, indem die Moleküle auf der rechten Seite Triphosphate sind und diejenigen auf der linken Seite einzelne Basen sind. Wenn wir nach oben und unten gehen, sehen wir einen Austausch. Wir sehen die uracilhaltigen Nukleotide oben und die cytosinhaltigen Nukleotide unten. Dort befindet sich Uracil und wir denken, wenn wir von links nach rechts gehen, dass wir anfangen Nukleotide aufzubauen, anstatt sie abzubauen, das sind Salvage-Pathway- Reaktionen. Alle Salvage-Pathway-Reaktionen und die Abbaureaktion sind nach dem selben Schema aufgebaut. Es ist einfach eine Frage der Richtung, in die sie sich bewegen, und wir können sehen, dass alle Reaktionen reversibel sind. Also die Richtung, den ein Stoffwechselweg nimmt, hängt von den Bedürfnissen der Zelle ab. Braucht die Zelle Nukleotide, um sie zu verwerten? Sie wird sich in die rechte Richtung bewegen. Und hat sie überschüssige Nukleotide, die sie für andere Zwecke verwenden muss? Sie wird sich in Richtung der linken Seite bewegen.

02:45 Braucht sie mehr Uracil? Sie bewegt sich nach oben. Braucht sie mehr Cytosin? Sie bewegt sich nach unten. Es ist ein sehr einfaches Schema, wenn man es auf diese Weise betrachtet, und nicht so kompliziert wie die Reaktionen, die wir hier sehen. In dieser Perspektive verfolge ich einige der Einzelreaktionen, die an der Aufspaltung der Pyrimidin-Nukleotide beteiligt sind. Wir sehen die Produkte der vorherigen Folie, wo wir die Uracil-Base hatten. Die Uracil-Base stammt aus dem Abbau von Uridin-Nukleotiden und auch aus dem Abbau von Cytidin-Nukleotiden, da sie, wie bereits erwähnt, zu Uracil konvergieren. Das andere Nukleotid, das wir bei diesem Abbauprozess berücksichtigen müssen, ist das Thymidin-haltige Nukleotid, denn bei dessen Abbau entsteht die Base Thymin. Ich werde jetzt nicht die Reaktionen im Detail beschreiben, aber ich zeige auf, dass es einige Parallelen gibt von den Strukturen auf der linken Seite im Vergleich zu den Strukturen auf der rechten Seite. Wir kommen am Ende zu folgenden Strukturen, 3-Aminobutyrat für die Thymin-Nukleotide an der Spitze und Beta-Alanin, ein Produkt der Reaktionen unten. Jedes dieser Moleküle kann in Aminosäuren verwendet werden und weiter verstoffwechselt werden. In einem Fall gibt es auch den Weg zur Produktion von Ammoniumionen und Kohlenstoffdioxid. Nun, wir erinnern uns aus der Diskussion über den Harnstoffzyklus, dass Ammonium- ionen giftig sind und auf irgendeine Weise gehandhabt werden müssen, und die Art und Weise, wie sie gehandhabt werden, haben wir im Harnstoffzyklus gesehen. Schließlich werden sie in Harnstoff umgewandelt und aus dem Körper ausgeschieden.