2.由IMP生成AMP和GMP
上述反应生成的IMP并不堆积在细胞内,而是迅速转变为AMP和GMP。AMP与IMP的差别仅是6位酮基被氨基取代(图8-5)。此反应由两步反应完成。(1)天门冬氨酸的氨基与IMP相连生成腺苷酸代琥珀酸(adenylosuccinate),由腺苷酸代琥珀酸合成酶催化,GTP水解供能。(2)在腺苷酸代琥珀酸裂解酶作用下脱去延胡索酸生成AMP。
GMP的生成也由二步反应完成。(1)IMP由IMP脱氢酶催化,以NAD+为受氢体,氧化生成黄嘌呤核苷酸(xanthosine monophosphate,XMP)。(2)谷氨酰胺提供酰胺基取代XMP中C2上的氧生成GMP,此反应由GMP合成酶催化,由ATP水解供能(图8-5)。
图8-5 IMP分别生成AMP和GMP
3.一磷酸核苷磷酸化生成二磷酸核苷和三磷核苷。
要参与核酸的合成。一磷酸核苷必须先转变为二磷酸核苷再进一步转变为三磷酸核苷。二磷酸核苷由碱基特异的核苷一磷酸激酶(nucleoside monophosphate kinase)催化,由相应一磷酸核苷生成。例如腺苷激酶催化AMP磷酸化生成ADP
二磷酸核苷激酶对底物的碱基及戊糖(核糖或脱氧核糖)均无特异性。此酶催化反应系通过“乒乓机制”,即底物NTP使酶分子的组氨酶残基磷酸化,进而催化底物NDP的磷酸化。反应△G≈0,为可逆反应。
4.嘌呤核苷酸从头合成的调节
从头合成是体内合成嘌呤核苷酸的主要途径。但此过程要消耗氨基酸及ATP。机体对合成速度有着精细的调节。在大多数细胞中,分别调节IMP,ATP和GTP的合成,不仅调节嘌呤核苷酸的总量,而且使ATP和GTP的水平保持相对平衡。嘌呤核苷酸合成调节网可见图8-6。
图8-6 嘌呤合成的调节网
IMP途径的调节主要在合成的前二步反应,即催化PRPP和PRA的生成。核糖磷酸焦磷酸激酶受ADP和GDP的反馈抑制。磷酸核糖酰胺转移酶受到ATP、ADP、AMP及GTP、GDP、GMP的反馈抑制。ATP、ADP和AMP结合酶的一个抑制位点,而GTP、GDP和GMP结合另一抑制位点。因此,IMP的生成速率受腺嘌呤和鸟嘌呤核苷酸的独立和协同调节。此外,PRPP可变构激活磷酸核糖酰胺转移酶。
第二水平的调节作用于IMP向AMP和GMP转变过程。GMP反馈抑制IMP向XMP转变,AMP则反馈抑制IMP转变为腺苷酸代琥珀酸,从而防正生成过多AMP和GMP。此外,腺嘌呤和鸟嘌呤的合成是平衡。GTP加速IMP向AMP转变,而ATP则可促进GMP的生成,这样使腺嘌呤和鸟嘌呤核苷酸的水平保持相对平衡,以满足核酸合成的需要。