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Purin-Biosynthese

Die Biosynthese der Purine

Tab.1
Mouse
Abb.1
Adenin
Mouse
Abb.2
Guanin
Abb.3
Adenin
Abb.4
Guanin

Purine und Pyrimidine sind stickstoffhaltige Basen, die zusammen mit Zuckerphosphaten (Ribose oder Desoxyribose) Bausteine der Nucleinsäuren DNA und RNA sind. Adenin (6-Aminopurin) und Guanin (2-Amino-6-hydroxypurin) sind aus Purin-Grundgerüsten aufgebaut, während Thymin, Cytosin und Uracil Pyrimidin-Grundgerüste enthalten. Auch einige Alkaloide sind Purin-Derivate, so z.B. Coffein, Theophyllin oder Theobromin.

Neben ihrer Funktion als Informationsträger für die Weitergabe des Erbguts und die Übersetzung von DNA in Proteine spielen Nucleotide im Organismus auch als Speicher für die Stoffwechselenergie (ATP, GTP) oder als Signalmolekül eine wichtige Rolle, so z.B. bei den Signalkaskaden der G-Proteine (GTP/GDP-Bindung) oder als Second Messenger cAMP. In Form von NAD, FAD oder Coenzym A sind Nucleotide als Coenzyme bei zahlreichen enzymatischen Reaktionen beteiligt.

Tab.2
Vorkommen von Purinen und Pyrimidinen
BasePurin/PyrimidinNucleosid (Base und Zucker)Nucleotid (Base, Zucker und Phosphat)
Adenin (A)Purin Adenosin Adenosin-monophosphat (AMP)
Thymin (T)Pyrimidin Thymidin Thymidin-monophosphat (TMP)
Guanin (G)Purin Guanosin Guanosin-monophosphat (GMP)
Cytosin (C)Pyrimidin Cytidin Cytidin-monophosphat (CMP)
Uracil (U)*Pyrimidin Uridin Uridin-monophosphat (UMP)

Die Purine werden de novo als Ribonucleotide synthetisiert. Der erste Syntheseschritt ist die Bildung von Phosphoribosyl-1-pyrophosphat (PRPP) aus Ribulose-5-phosphat. Die zehn Schritte der Purin-Synthese und die beteiligten Gene sind in der animierte Übersicht für das Darmbakterium Escherichia coli dargestellt. Die Gene sind mehr oder weniger über das ganze ringförmige Genom des Bakteriums verteilt. Auf den folgenden Seiten werden die jeweiligen Enzyme und die von ihnen katalysierten Reaktionen bis zur Reaktionsstufe 10 (purH) vorgestellt.

Abb.5
Purine und beteiligte Enzyme

Die Purine werden zu Harnsäure (Urat) abgebaut. Beim Menschen ist dies der Enpunkt des abbauenden Purin-Stoffwechsels, die Harnsäure wird über die Nieren ausgeschieden. Andere Lebewesen sind in der Lage, die Harnsäure zu Harnstoff und sogar bis zum Ammoinium abzubauen (H2N-CO-NH2 bzw. NH4+). Störungen des Purin-Stoffwechsels und eine damit verbundene Anreicherung von Urat sind die Ursache für Erkrankungen, z.B. Gicht oder die Entstehung von Harnsteinen (Uratkristallen).

Enzymatischer Abbau der Harnsäure

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