Met behulp van purinesynthese produceren alle levende organismen purines. Purine is onder meer een onderdeel van het DNA bases guanine en adenine evenals van de belangrijke energiedrager ATP.
Wat is purinesynthese?
Met behulp van purinesynthese maken alle levende wezens purines. Purine is onder meer een onderdeel van het DNA bases guanine en adenine en van de belangrijke energiedrager ATP. Purinesynthese is een biochemisch proces aan het einde waarvan purines worden gevormd. Purines zijn organische verbindingen die in alle levende organismen voorkomen. Purines worden gevormd uit de basisstof α-D-ribose-5-fosfaat De menselijke cel zet de stof in verschillende stappen om. Enzymen katalyseren dit proces en assisteren bij de conversie van het ene tussenproduct naar het andere. Ten eerste zet een enzym α-D-ribose-5-fosfaat naar α-D-5-fosforibosyl-1-pyrofosfaat (PRPP) door het molecuul uit te breiden. Daarna volgt de conversie van PRPP en glutamine in 5-fosforibosylamine en glutamaat Vervolgens kan het lichaam de stoffen niet meer gebruiken voor de synthese van andere producten, maar alleen voor purinesynthese. Door de toevoeging van glycine ontstaat een glycine amide ribonucleotide, dat een enzym omzet in een formylglycineamide ribonucleotide en vervolgens wordt omgezet in fosforibosylformylglycineamidine en glutaminezuur. Ten slotte wordt inosinemonofosfaat (IMP) gevormd via de tussenproducten 5-aminoimidazolribonucleotide, 5-aminoimodazol-4-carboxylaatribonucleotide, SAICAR, AICAR en FAICAR. Cellen kunnen IMP direct gebruiken om adenosine, guanine en xanthosine. Purines bestaan niet als gratis moleculen, maar zijn altijd gekoppeld aan andere moleculen in de vorm van nucleotiden. Het voltooide purinemolecuul bestaat uit carbon dioxide, glycine, tweemaal 10-formyltetrahydrofoliumzuur, glutamine en asparaginezuur.
Functie en taak
Een deel van de genetische informatie die is opgeslagen in desoxyribonucleïnezuur (DNA) bestaat uit purines. DNA bestaat uit bouwstenen die nucleotiden worden genoemd. Deze zijn samengesteld uit een suiker molecuul (deoxyribose), een fosforzuur en een van de vier bases De basen adenine en guanine zijn purinebasen: hun ruggengraat wordt gevormd door een purine, waaraan andere moleculen binden. Daarnaast is purine een bouwsteen van adenosine trifosfaat (ATP). Dit is de primaire energiedrager in het menselijk organisme. Energie wordt in de vorm van ATP chemisch opgeslagen en is beschikbaar voor tal van taken. Spieren gebruiken ATP voor beweging en voor sommige syntheseprocessen en andere processen. In de spieren heeft ATP ook de werking van een weekmaker: het zorgt ervoor dat de filamenten van de spieren van elkaar kunnen scheiden. Het ontbreken van ATP na overlijden leidt daarom tot rigor mortis. Om de gebonden energie vrij te maken, splitsen cellen en organellen ATP in adenosine difosfaat en adenosinemonofosfaat. De splitsing geeft ongeveer 32 kJ / mol vrij. Bovendien dient ATP om signalen te verzenden. Binnen cellen vervult het een functie bij de regulering van het metabolisme. Het dient bijvoorbeeld als een cosubstraat van kinasen, waaronder insuline-gestimuleerd proteïnekinase, dat een rol speelt in de context van bloed glucose Buiten de cellen dient ATP als een agonist bij purinerge receptoren en helpt het signalen naar zenuwcellen over te brengen. ATP verschijnt in signaaltransductie in de context van bloed stroomregeling en de ontstekingsreactie, onder anderen.
Ziekten en kwalen
Purinesynthese is een complex biochemisch proces waarin gemakkelijk fouten kunnen optreden. Om purine te vormen, gespecialiseerd enzymen moet stap voor stap de verschillende stoffen omzetten. Mutaties kunnen hierin resulteren enzymen niet correct wordt gecodeerd. Het genetisch materiaal bevat informatie over hoe de cellen de enzymen moeten aanmaken. Enzymen zijn gemaakt van eiwitten, die op hun beurt weer zijn samengesteld uit lange ketens van aminozuren Elk aminozuur moet op de juiste plaats zitten om het enzym de juiste vorm te geven en correct te laten functioneren. Fouten kunnen niet alleen optreden bij de productie van enzymen, maar ook al in de genetische code. Mutaties zorgen ervoor dat de opgeslagen informatie leidt tot defecte of onvolledige aminozuurketens. Dergelijke mutaties kunnen ook de enzymen beïnvloeden die betrokken zijn bij de purinesynthese. De resulterende aandoeningen vallen in de categorie stofwisselingsziekten en zijn erfelijk. Een mutatie in de PRPS1 genveroorzaakt bijvoorbeeld een stoornis in de purinesynthese. PRPS1 codeert voor het enzym ribose fosfaat difosfokinase. Door de mutatie wordt het enzym overactief. Deze overactiviteit vergroot via verschillende processen het risico van jicht. Jicht (uricopathie) is een ziekte die in episodes voorkomt. Chronisch jicht ontwikkelt zich na verschillende acute uitbraken. De ziekte vernietigt de gewrichten veranderingen in de handen en voeten zijn vaak bijzonder zichtbaar. Pijn in de gewrichten, ontsteking en koorts behoren ook tot de symptomen van jicht Bovendien misvormingen van de gewrichtenverminderde prestaties, nier stenen en nierfalen kunnen zich op de lange termijn manifesteren. Een defecte purinesynthese kan zich echter uiten in meer dan alleen jicht. Een andere mutatie op de PRPS1 gen veroorzaakt een vermindering van de activiteit van het enzym ribosefosfaatdifosfokinase. Als gevolg hiervan treedt het Rosenberg-Chutorian-syndroom op. Deze mutatie is ook een mogelijke oorzaak van een bepaalde vorm van doofheid. Andere genen coderen ook voor de enzymen van purinesynthese. Het ADSL gen is er ook een van. Mutaties in het ADSL-gen leiden op een tekort aan adenylosuccinaatlyase. Dit tekort is een zeldzame erfelijke ziekte en wordt op autosomaal recessieve wijze overgeërfd. De ziekte manifesteert zich al bij pasgeborenen, maar kan ook voorkomen bij jeugd De ziekte manifesteert zich nogal onspecifiek, bijvoorbeeld bij mentale vertraging, epilepsie en gedragsstoornissen vergelijkbaar met autisme Mutaties in het ATIC-gen kunnen ook de purinesynthese verstoren. Dit deel van de genetische informatie vervormt het bifunctionele purinesynthese-eiwit, wat leidt tot de ontwikkeling van AICA-ribosidurie. In de literatuur wordt slechts één casus gedocumenteerd met intelligentiereductie, aangeboren blindheid, en vormveranderingen in de knieën, ellebogen en schouders.
