Metabolismo de los ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos se pueden sintetizar desde compuestos simples como el amonio y el dióxido de carbono o bien a partir de los restos de la degradación del DNA o del RNA de la propia célula o los ingeridos.

1.- Rutas de recuperación

Partiendo de un polímero de ácido nucleico, siempre actúan las siguientes enzimas para obtener nucleótidos libres:

Endonucleasas: que se encargan de romper los enlaces fosfodiéster que unen los nucleótidos unos a otros en una molécula de DNA o RNA

Fosfodiesterasas: una vez que los ácidos nucleicos están fragmentados en oligonucleótidos, las fosfodiesterasas van la liberarlos uno a uno desde un extremo, en una actividad claramente exonucleolítica.

De esta manera se obtienen los nucleótidos libres. A partir de aquí, surgen dos rutas de salvamento. La vía más común para degradar los nucleótidos para por la acción de dos enzimas:

Nucleotidasas: van a eliminar el fosfato del nucleótido liberando el ácido fosfórico y el nucleósido.

Nucleósido-fosforilasas: es una manera curiosa en la que se hidroliza en enlace N-glucosídico para liberar la base y, a su vez, la pentosa es refosforilada en la posición 1

Esta ruta también se puede utilizar para la síntesis de nucleótidos, ya que la reacción de la nucleósido fosforilasa es reversible y los nucleósidos pueden fosforilarse en 5’ por la acción de las nucleósido-cinasas.

2.- Ruta de novo

Esta vía es en la que los nucleótidos se sintetizan a partir de precursores de bajo peso molecular. Las rutas de novo son prácticamente idénticas en todos los organismos, lo que indica que el metabolismo de los nucleótidos es muy antiguo y deriva de los organismos actuales.

El PRPP (5’-fosfo-α-D-ribosil-1-pirofosfato) es el azúcar precursor de todos los nucleótidos. Por tanto, todos se sintetizan de novo en forma de ribonucleótidos. Como norma general, hay un gran consumo de ATP y poder reductor en la mayoría de las etapas de cualquiera de las rutas de síntesis, por lo que no se van a representar

 Purinas

En contra de lo esperado, la síntesis de las purinas no se produce independientemente, sino que comienza sobre el PRPP, condensando, poco a poco, los N procedentes de Gln y Asp y los carbonos procedentes de CO2, formil-tetrahidrofolato y Gly. El producto final es el ácido inosínico o inosina monofosfato (IMP). Este es el punto de ramificación para sintetizar AMP y GMP. Conviene resaltar que, antes de convertirse en GMP, la hipoxantina del IMP se oxida a xantina (2,6-dioxopurina), generando la xantosina monofosfato (XMP). Posteriormente se produce la aminación a partir de la glutamina para generar el GMP. De un modo similar, el IMP recibe un amonio del Asp para convertirse, tras varias etapas, en AM

En la degradación de las purinas, una vez que se han liberado de la pentosa y del fosfato, todas se convierten en:

 

Ácido úrico: Es lo que excretan los primates, aves, reptiles e insectos.

Alantoína: En la mayoría de los mamíferos, el ácido úrico pasa a alantoína y la excretan directamente.

Alantoato: En los peces teleósteos, la alantoína se degrada a alantoato y lo excretan.

Urea: Los anfibios y los peces cartilaginosos acaban produciendo urea, mientras que los invertebrados marinos la descomponen en amonio y CO2

Pirimidinas

La síntesis de pirimidinas comienza con la condensación del carbamoíl-fosfato con Asp para, a través de varias etapas, acabar formando el primer anillo de pirimidina, que es el ácido orótico. Esta base es la que se une al PRPP para dar el primer nucleótido monofosfato. Una serie de modificaciones enzimáticas relativamente simples convierten el OMP en UMP. Con un grupo amino procedente de Gln, el UTP se convierte en CTP. La vía también está retroinhibida, en este caso por CTP, que inhibe esencialmente la aspartato-transcarbamoilasa, que es la primera enzima de la vía.

El catabolismo de las pirimidinas acaba convirtiendo todas las pirimidinas en uracilo. El uracilo acaba catabolizándose hasta producir β-alanina, amonio y CO2.

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Elaborado por Martínez Ortega Paulina 

BIBLIOGRAFIA 

Rodwell, V. (2019) Harper bioquímica Ilustrada. México: McGraw-Hill

Brassier A, purinas y pirimidinas. Mol Genet Metab 2013, 109: 28.