Metabolismo de las purinas | Importancia en fisiología humana

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Metabolismo de las purinas | Importancia en fisiología humana

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Contenido

Ciclo de nucleótidos de purina

Es una vía metabólica que utiliza (IMP) inosina monofosfato y aspartato para producir fumarato y amoníaco. El ciclo de nucleótidos de purina regula los niveles de nucleótidos de adenina y promueve la liberación de aminoácidos y amoníaco. John Lowenstein explicó por primera vez el ciclo de los nucleótidos de las purinas por su papel en la glucólisis, el ciclo de Kreb y el catabolismo de los aminoácidos.

La ciclo de nucleótidos de purina tiene tres pasos básicos catalizados por enzimas.

Paso 1: El nucleótido de purina (Ej. AMP; monofosfato de adenosina) experimenta una reacción de desaminación para producir (IMP) monofosfato de inosina. Esta reacción tiene lugar en presencia de una enzima llamada AMP desaminasa.

AMP + H2O -> IMP + NH4+

Paso 2: El IMP (monofosfato de inosina) formado en el paso anterior se combina con el aspartato para formar adenilosuccinato. Este paso se opera a expensas de la energía (GTP). La enzima adenilosuccinato sintasa cataliza este paso.

Aspartato + IMP + GTP -> Adenilosuccinato + GDP + Pi (fosfato inorgánico)

Paso 3: El adenilosuccinato formado en el paso 2 se descompone para formar monofosfato de adenosina (AMP; el sustrato del paso 1) y fumarato. Este paso es catalizado por la enzima conocida como adenilosuccinato liasa.

Nota IMPORTANTE: La fumarato formado en este paso es a menudo utilizado por tumor / cáncer células en lugar de oxígeno como aceptor terminal de electrones.

Adenilosuccinato -> Fumarato + AMP

Degradación de purinas

En nuestro cuerpo, las purinas se sintetizan y degradan continuamente en las diferentes vías bioquímicas. Degradación de purinas ocurre en un proceso de varios pasos:

Paso 1: Los ácidos nucleicos se digieren para producir mononucleótidos (purinas monoméricas). Las enzimas que catalizan este tipo de reacción se conocen como nucleasas. 

ADN / ARN (que contiene purinas unidas) -> Mononucleótidos (una forma solitaria y monomérica de purina

Paso 2: los mononucleótidos se convierten en nucleótidos como AMP (monofosfato de adenosina). Esta reacción ocurre en una enzima conocida como 5 'nucleotidasa. 

Mononucleótidos -> Nucleótidos

Paso 3: A continuación, los nucleótidos se convierten en bases nitrogenadas libres en presencia de la enzima nucleósido fosforilasa.

Nucleótidos -> Bases nitrogenadas libres.

Metabolismo de las purinas
Figura (metabolismo de las purinas): degradación de las purinas https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nuc_acid_deg.png

Aminoácido purina

Las bases nitrogenadas libres formadas en la etapa de degradación de la purina luego se someten al proceso de desaminación para formar xantina e hipoxantina en una serie de reacciones bioquímicas. Estas xantina y hipoxantina son generalmente conocidos como aminoácidos de purina. Más tarde, estos aminoácidos de purina se convierten en ácido úrico y luego se convierten en urea. La ruta completa de degradación de las purinas consta de los siguientes pasos:

Paso 1: Conversión de AMP (monofosfato de adenosina) en inosina

Esta conversión se puede completar con dos posibles vías dentro del cuerpo.

Camino 1: El AMP se convierte en IMP (monofosfato de inosina) por la enzima AMP aminohidrolasa. Posteriormente, la enzima 5'-nucleosidasa convierte este IMP en inosina.

AMP–> IMP -> Inosina

Camino 2: El AMP se convierte en adenosina mediante la enzima 5'-nucleotidasa. Luego, la adenosina se transforma en inosina mediante la acción de la enzima adenosina desaminasa.

AMP -> Adenosina -> Inosina

Paso 2: conversión de inosina en hipoxantina. La enzima nucleósido fosforilasa cataliza esta reacción. 

Inosina -> hipoxantina

Paso 3: Conversión de hipoxantina en xantina. Esta reacción es catalizada por la enzima xantina oxidasa.

Hipoxantina -> Xantina

Paso 4: Conversión de xantina en ácido úrico. Esta reacción también es catalizada por la enzima xantina oxidasa. Esta enzima está presente en la mayoría de los tejidos animales, pero está presente en la mayor cantidad en el hígado.

Xantina -> Ácido úrico

Paso 5: Conversión de ácido úrico en alantoína. Esta reacción es catalizada por la enzima uricasa. La uricasa no está presente en todos los tejidos del cuerpo.

Ácido úrico -> Alantoína

Esta alantoína se puede convertir en urea mediante el siguiente proceso:

Alantoína -> Ácido alantoico -> Ácido glioxílico -> Urea

Mesa de purina

La tabla de purinas proporciona información sobre el total contenido de purina en una sustancia alimenticia. El contenido total de purina generalmente se informa en mg de ácido úrico producido por 100 gramos de una sustancia alimenticia.

Sustancia alimentariaContenido de purina (mg de ácido úrico / 100 g de sustancia alimentaria)
Sustancias alimentarias con alto contenido de purina
Bazo de oveja773
Hígado de buey554
Hongo488
Sustancias alimentarias con contenido moderado de purina
Pescado trucha297
Pechuga de pollo (con piel)175
Frijoles de soya190
Sustancias alimentarias con bajo contenido de purinas
Albaricoque73
Almendra37
Apple14
Tabla (metabolismo de las purinas): contenido de purinas en varios alimentos

Mutación de purina a purina

Cuando un nucleótido de purina se desplaza o se reemplaza por otro nucleótido de purina en una cadena de ADN, digamos, por ejemplo, si la adenina se reemplaza por guanina (A -> G) o la guanina se reemplaza por adenina (G -> A). Este fenómeno se conocerá como purina a purina. mutación. Será mucho más exacto decirlo de una purina a una purina. transición. Aunque tales transiciones también ocurren en pirimidinas, cuando la timina es reemplazada por citosina (T -> C) o una citosina es reemplazada por timina (C -> T), este fenómeno se conoce como mutación / transición de pirimidina a pirimidina. Generalmente, 2/3 de todos los polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) son transiciones.

Las principales causas de tales transiciones son la tautomerización y la desaminación oxidativa. Por ejemplo, la posibilidad de transición en la 5-metilcitosina es mayor que la de la citosina no metilada porque es más probable que la 5-metilcitosina sufra desaminación oxidativa espontánea. 

Otro fenómeno conocido como transversión tiene lugar en el ADN. En este fenómeno, una purina puede ser reemplazada por pirimidina y viceversa. Por ejemplo, una adenina puede reemplazarse por timina o citosina. Las transiciones son más comunes en el genoma en comparación con la transversión.

Figura (metabolismo de las purinas): esquema de transición y transversión
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:All_transitions_and_transversions.svg

Trastorno del metabolismo de las purinas

Como hemos comentado en el artículo, las purinas y sus derivados desempeñan un papel clave en diversas vías y procesos bioquímicos como la señalización celular, la respiración celular, la síntesis de proteínas y la producción de ADN / ARN. Las deficiencias y la deficiencia en la producción de purinas dan como resultado varios trastornos metabólicos como:

Deficiencia de adenosina desaminasa: La adenosina desaminasa es la enzima involucrada en la conversión de adenosina en inosina y desoxiadenosina en desoxiinosina. La deficiencia de adenosina desaminasa provoca una mayor retención de adenosina dentro del cuerpo. Como resultado, las quinasas presentes dentro de la célula convierten este exceso de adenosina en desoxirribonucleótido (dATP) y ribonucleótido (ATP). Los niveles aumentados de dATP inhiben la enzima ribonucleótido reductasa, lo que finalmente da como resultado una menor producción de desoxirribonucleótidos y, por lo tanto, ralentiza el proceso de replicación del ADN. Es más probable que las células inmunitarias se vean afectadas por la deficiencia de adenosina desaminasa y, por lo tanto, compromete la inmunidad de nuestro cuerpo y hace que el individuo sea inmunodeficiente.

Deficiencia de purina nucleósido fosforilasa: Es una condición autosómica recesiva extremadamente inusual para el gen que codifica la enzima purina nucleósido fosforilasa. La deficiencia de esta enzima provoca disfunciones de las células T, condiciones neurológicas adversas e inmunodeficiencia. La mayoría de las personas también desarrollan ataxia y retraso en el desarrollo.

Deficiencia de mioadenilato desaminasa: la conversión de AMP en inosina y amoníaco ocurre en presencia de una enzima conocida como mioadenilato desaminasa. Esta deficiencia no tiene ningún síntoma específico, pero se reconoce y diagnostica por los frecuentes calambres musculares durante el ejercicio. La frecuencia de los calambres varía de una persona a otra debido a variaciones en los fenotipos musculares de los diferentes individuos. 

ADN de purina

En el sistema genético universal, una purina siempre se empareja con la pirimidina. Aún así, en condiciones excepcionales, los científicos también han encontrado varios derivados de purinas emparejados entre sí para formar hélices de ADN cortas. Por ejemplo, la guanina y la 2,6-diamino purina pueden emparejarse con isoguanina y xantina. 

Conclusiones

En este artículo sobre el metabolismo de las purinas hemos discutido sobre los aspectos importantes del metabolismo de las purinas, sus precursores y productos de degradación. Para más información sobre purinas haz clic aquí

Preguntas Frecuentes

Q1. cómo se degradan los nucleótidos de purina

Respuesta Las purinas se degradan en una vía bioquímica que contiene los siguientes pasos básicos:

Paso 1: 

AMP (monofosfato de adenosina) -> adenosina

GMP (monofosfato de guanosina) -> Guanosina

Paso 2: 

Adenosina -> hipoxantina (forma ceto)

Guanosina -> Guanina

Paso 3: 

Hipoxantina -> Xantina

Guanina -> Xantina

Ahora después, todos los pasos son comunes.

Paso 4:

Xantina -> Ácido úrico

Paso 5:

Ácido úrico -> Urea / Alantoína / Urea / Iones de amonio

Q2. ¿El polvo de proteína de soja tiene un alto contenido de purina?

Respuesta Proteína de soja (obtenida de las habas de soja, nombre botánico: Glycine max) se considera una fuente de proteínas completa, ya que contiene todos los aminoácidos esenciales en cantidades significativas. Los aminoácidos esenciales son necesarios para el crecimiento y desarrollo normales de niños y bebés. La proteína de soja en polvo tiene entidades nutricionales bastante similares a las entidades nutricionales de la leche.

Las proteínas de soja están libres de colesterol, grasas saturadas y el contenido total de grasa es muy inferior. Las proteínas de soja generalmente se toman como complementos alimenticios para aumentar la densidad de nutrientes de la dieta.

Las proteínas de soja se incluyen en la categoría de alimentos que contienen moderadamente purinas. Contiene 190 mg de ácido úrico / 100 g de sustancia alimentaria (unidad estándar para medir el contenido de purinas).

Q3. Ejemplo de alimentos ricos en purina -

Respuesta Los alimentos ricos en purinas son como lentejas, frijoles, coliflor, guisantes, espinacas, champiñones, espárragos, sardinas, cordero, cerdo, ternera, dal, frijoles, etc. 

Figura (metabolismo de purina): alimentos ricos en purina https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Various_legumes.jpg

Q4. ¿Por qué la hidroxiurea inhibe la síntesis de pirimidina y purina?

Respuesta La hidroxiurea inhibe el paso limitante de la biosíntesis de novo de purina y pirimidina al inhibir una enzima clave conocida como ribonucleótido reductasa. 

Q5. ¿Cómo se numeran los átomos en purina y pirimidina?

Respuesta Los átomos de purina y pirimidina están numerados de esta manera.

purina
Figura (metabolismo de purina): Numeración de átomos en purina (A) y pirimidina (B)
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Purin_num2.svg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pyrimidine_2D_numbers.svg

Sobre el Dr. Abdullah Arsalan

Soy Abdullah Arsalan, completé mi doctorado en Biotecnología. Tengo 7 años de experiencia en investigación. Hasta ahora he publicado 6 artículos en revistas de renombre internacional con un factor de impacto promedio de 4.5 y pocos más están en consideración. He presentado trabajos de investigación en diversos congresos nacionales e internacionales. Mi área temática de interés es la biotecnología y la bioquímica con especial énfasis en la química de proteínas, enzimología, inmunología, técnicas biofísicas y biología molecular.

Conectémonos a través de LinkedIn (https://www.linkedin.com/in/abdullah-arsalan-a97a0a88/) o Google Scholar (https://scholar.google.co.in/citations?user=AeZVWO4AAAAJ&hl=en).

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