9

Синдром Леша-Нихана

Болезнь Леша-Нихана – это полное врожденное отсутствие активности гипок- сантин-гуанин-фосфорибозил-трансферазы, фермента отвечающего за реутилизацию пуриновых оснований. Признак рецессивный и сцеплен с Х-хромосомой. Впервые его описали в США студент-медик Майкл Леш и педиатр Уильям Нихан в 1964 г.

Дети рождаются клинически нормальными, только к 4-6 месяцу обнаруживаются отклонения в развитии, а именно отставание физического развития (с трудом держит голову), повышенная возбудимость, рвота, периодическое повышение тмпературы. Выделение мочевой кислоты можно обнаружить еще раньше по оранжевой окраске пеленок. К концу первого года жизни симптомы драматически нарастают, развивается нарушение координации движений, хореоатеоз, корковый паралич, спазм мышц ног. Наиболее характерный признак заболевания проявляется на 2-3-м году жизни – аутоагрессия, самокалечение – неодолимое стремление детей кусать себе губы, язык, суставы пальцев на руках и ногах

Обмен пиримидиновых оснований

Строение пиримидиновых оснований

К пиримидиновым азотистым основаниям относят тимин, цитозин и урацил.

		NН2	O	O	CН3
	HN	HN	HN	HN
	NН	O NН	O NН	O NН
	Пурин	Цитозин	Урацил	Тимин

Рис.11.Строение основных представителей пиримидинов

На основе азотистых оснований синтезируются нуклеозиды, представляющие собой комбинацию азотистого основания и рибозы (или дезоксирибозы).

NН2

O

O

CН3

HN

HN

HN

O

O

O

N

N

N

НO

CН2 O

НO

CН2 O

НO

CН2 O

OН OН

OН OН

OН Н

Цитидин Уридин Тимидин

Рис.12. Строение основных пиримидиновых нуклеозидов

Присоединением одного, двух или трех остатков фосфорной кислоты к нуклеозиду достигается образование соответственно моно-, ди-, тринуклеотидфосфатов.

				10
				NН2		NН2
			HN		HN
O	O	O	O	N	O	N
НO P O P O P O CН2 O					P P P CН2 O
O-	O-	O-
			OН	OН	OН	OН

Рис.13. Строение пиримидиновых нуклеотидов на примере ЦТФ. Показаны две допустимые формы написания структуры.

Синтез пиримидиновых оснований и нуклеотидов

Синтез пиримидиновых оснований происходит во всех клетках организма.

В отличие от синтеза пуринов рибозо-5-фосфат присоединяется к пиримидиновому кольцу в конце процесса. В реакциях синтеза участвует глутамин, СО2, аспартат, затрачивается 2 молекулы АТФ. Первым пиримидиновым нуклеотидом является уридинмонофосфорная кислота (УМФ) (рис.14), которая далее фосфорилируется до УТФ. Из нее синтезируются ЦТФ и ТТФ.

P

HO

O

СО2

Глу 2АДФ

Фн NH2

Аспартат

Н2O

C

+

H2N

CH2

Глутамин

C

O

CH

+

Карбамоилфосфат-

P

Аспартат-

O

Дигидро-

О

NН

2АТФ

синтетаза II

карбамоил-

COOH

оротаза

карбамоил-

(цитозольная)

трансфераза карбамоил-

NН

фосфат

аспартат

O

НАД

НАДН

O

ФРПФ

PР

O

C

C

C

HN

CH2

HN

CH2

HN

CH2

CH

Дигидрооротат-

CH

Оротатфосфо-

CH

O

дегидрогеназа

O

рибозил-

O

NН

NН

NН

COOH

COOH

трансфераза

COOH

дигидрооро-

оротовая

Рибозо-5-Ф

товая кислота

кислота

оротидил-

CO2

O

монофосфат

HN

ОМФ-декарбоксилаза

O

N

Рибозо-5-Ф

УМФ

Рис.14. Синтез УМФ

Синтез УТФ и ЦТФ

Синтез УТФ осуществляется в 2 стадии посредством переноса макроэргических фосфатных групп от АТФ. Синтез ЦТФ происходит из УТФ с затратой АТФ при участии глутамина, являющегося источником NH2-группы (рис.15).

11

УМФ	УМФ-киназа		УДФ-киназа		УTФ
			УДФ
	АТФ	АДФ	АТФ	АДФ
		O				NН2
	HN		Глн Глу		HN
	O	N	АТФ	АДФ	O	N
P P P	CН2 O		ЦТФ-синтетаза		P P P CН2 O
	OН	OН			OН	OН
	УTФ				ЦTФ

Рис.15. Образование УТФ и ЦТФ

Синтез ТТФ и дезоксирибонуклеотидов

Особенностью обмена пуринов и пиримидинов является то, что они могут образовывать не только рибонуклеотиды, но и дезоксирибонуклеотиды. Дезоксирибонуклеотидтрифосфаты (dНТФ) необходимы клетке для синтеза ДНК, их синтез протекает в три этапа (рис.16).

НАДФН

НАДФ

-

Тиоредоксин

редуктаза

HS SH

S S

тиоредоксин тиоредоксин

АТФ

P

АДФ

dАДФ

АТФ АДФ

dАТФ

dГТФ

Синтез ДНК

ГТФ

ГДФ

dГДФ

Киназы

dЦТФ

ЦТФФосфатазы ЦДФ

Рибонуклеотид- dЦДФ

УТФ

УДФ

редуктаза

dУДФ

Синтез ТТФ

Рис.16. Синтез дезоксирибонуклеотидфосфатов

Обратите внимание, что dУДФ не превращается в dУТФ, а идет на образование тимидилового нуклеотида. Участие в этом принимает фермент тимидилатсинтаза. (рис.17). Исключительная роль его в синтезе ТМФ обусловила поиск и использование его ингибиторов для прекращения синтеза тимидилового нуклеотида и, как следствие, блок синтеза ДНК, что нашло применение в противоопухолевой терапии («бестиминовая смерть»).

12

	O		O				O
HN		HN				HN	CН3
O	N Фосфатаза	O	N	Тимидилат-		O	N
				синтаза
P P CН2 O		P CН2 O				P CН2 O
	P			N5N10-	ДГФК
OН Н		OН Н		метилен-		OН Н
dУДФ		dУМФ		ТГФК	ТГФК	ТМФ

Рис.17. Синтез ТМФ

Регуляция синтеза пиримидинов

Регуляция синтеза пуринов происходит по механизму обратной отрицательной связи, т.е. продукт реакции (совокупности реакций) ингибирует начальные этапы процесса. Для синтеза пиримидинов такими ингибиторами являются УТФ и ЦТФ. ЦТФ ингибирует первую реакцию синтеза, УТФ – вторую реакцию (рис.18).

Интересно, что синтез пиримидинов отрицательно регулируется также со стороны пуриновых нуклеотидов АМФ и ГМФ.

Тимидилатдифосфат (ТДФ), в свою очередь, блокирует синтез ФРПФ, который используется как при синтезе пиримидинов, так и при синтезе пуринов.

	2АТФ + СО2 + Глн			-	Пуриновые
-		Карбамоилфосфат-
		синтетаза			нуклеотиды
	Карбамоил-фосфат
-		Аспартат-карбамоил-
		трансфераза

Карбамоил-аспартат

Дигидрооротат

Синтетаза

Рибозо-5-Ф

Оротовая кислота

ФРПФ

+ АТФ

ОМФ

-

УМФ

УДФ

ТМФ

ТДФ

ЦТФ

УТФ

ТТФ

Рис.18. Регуляция синтеза пиримидиновых оснований

Распад пиримидиновых оснований

Распад пиримидинов начинается с отщепления 5’-фосфатной группы от ЦМФ, УМФ и ТМФ. Это осуществляет фермент 5’-нкуклеотидаза, локализованный на цитоплазматической мембране. Образующиеся продукты (цитидин, уридин и тимидин) включаются в ряд простых реакций, результатом которых является образование

13

β-аланина и β-аминоизомасляной кислоты (рис.19.). Далее эти вещества вовлекаются в реакции трансаминирования, их углеродный скелет сгорает в ЦТК.

Некоторая часть β-аминоизомасляной кислоты удаляется через почки, что имеет клиническое значение: увеличение экскреции ее почками наблюдается при повышении деструкции ДНК, например при лейкемии, после рентгеновского облучения.

ЦМФ	УМФ			ТМФ
	5’-Нуклеозидаза
	P		P
Цитидин ДезаминазаУридин			Тимидин
NH3	P		P
	Нуклеозидфосфорилазы
	O Рибозо-1-Ф	Рибозо-1-Ф		O		CН3
HN			HN
O	NН		O	NН
Урацил			Тимин			НАДФН
НАДФН
	Дигидроурацил-
НАДФ	дегидрогеназа					НАДФ
	O			O		CН3
HN			HN
O	NН		O	NН
Дигидроурацил			Дигидротимин
	Дигидропиримидиназа				Н2О
	O			O
HO C			HO C			CН3
H2N			H2N
O	NН		O	NН
Карбамоил-			Карбамоил-β-амино-
β-аланин			изомасляная кислота
CO2 NH3	O			O		CO2 NH3
			HO C		CН3
HO C
	CН2				CН
					CН2
	CН2		H N
	H2N			2
			β-Аминоизомасляная
β-Аланин
			кислота

трансаминирование

ЦТК

Рис.19. Катаболизм пуринов