BIOSÍNTESIS DE LOS MONONUCLEOTIDOS

Elemento fundamental de los ácidos nucleicos (las moléculas del interior de las células que transmiten información genética). Los nucleótidos están unidos por sus extremos para formar los ácidos nucleicos ADN y ARN. También se llama mononucleótido.

Estructura del ADN.

La mayor parte del ADN se encuentra en el interior del núcleo de una célula, donde forma los cromosomas. Los cromosomas contienen proteínas llamadas histonas que se unen al ADN. El ADN tiene dos cadenas que se enroscan y forman un espiral parecido a una escalera de caracol que se llama hélice. Los cuatro componentes básicos del ADN son los nucleótidos: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C). Los nucleótidos se unen entre sí (A con T y G con C) mediante enlaces químicos y forman pares de bases que conectan las dos cadenas de ADN. Los genes son pequeñas piezas de ADN que tienen información genética específica. (Cáncer, s.f.)

MONONUCLEOTIDOS:

Molécula constituida por tres elementos químicos, ácido fosfórico, azúcar (Pentosa) y bases nitrogenadas purinas y pirimidinas. (Ingenía, s.f.)

Sintesís de nucleótidos pirimidínicos

En este tipo de nucleótidos el proceso de ensamblaje se realiza de forma diferente a los púricos, puesto que el anillo de pirimidina se forma en primer lugar, para en un segundo paso unirse al fosforribosilpirofosfato.

Las moléculas precursoras para la síntesis de las bases nitrogenadas pirimidínicas son un aminoácido, el aspartato y un metabolito intermediario del ciclo de la urea, el carbamoil-fosfato.

El carbamoil-fosfato que sirve para la síntesis pirimidínica se sintetiza en el citoplasma, a diferencia del que se utiliza en la síntesis de urea que se forma en la mitocondria. Cada una de estas reacciones está catalizada por una isozima distinta de la carbamoil-fosfato sintetasa.

Glutamina + 2 ATP + HCO3 - → Carbamoil-fosfato + 2 ADP + Pi + glutamato

La segunda reacción constituye la etapa clave en la síntesis, y es catalizada por la aspartato transcarbamilasa,

Carbamoil-fosfato + aspartato → N-carbamoil-aspartato + Pi

Este producto pasa por una deshidratación que permite su ciclación y una oxidación para formar el anillo inicial, o primario, de pirimidina denominado orotato. La incorporación de fosforribosilpirofosfato da lugar a la formación del nucleótido pirimidínico uridilato o UMP.

En organismos superiores las enzimas que participan en esta ruta metabólica están asociadas en 2 complejos multienzimáticos, garantizando el adecuado desarrollo del proceso y el correcto ensamblaje de cada uno de los componentes.

Los nucleótidos activados, con dos o tres grupos fosfato, se obtienen a partir de los nucleótidos monofosfatados por incorporación de grupos fosfato cedidos por el ATP. Estas reacciones son catalizadas por un grupo de enzimas denominadas nucleótido monofosfato quinasas.

NMP + ATP D NDP + ADP , NDP + ATP D NTP + ADP

La síntesis del nucleótido pirimidínico de citosina se realiza a partir de UTP, por acción de la citidilato sintetasa,

UTP + Glutamina + ATP + H2O → CTP + glutamato +ADP +Pi + H+

BIOSÍNTESIS DE NUCLEÓTIDOS

Las necesidades de nucleótidos oscilan mucho dentro del organismo. En células con una alta tasa de división celular o con una síntesis proteica elevada, los requerimientos de nucleótidos son mayores que en tejidos menos activos. Por otro lado, los nucleótidos desarrollan múltiples funciones, además de ser los precursores de los ácidos nucleicos, por lo que resultan igualmente importantes para la actividad celular.

Existen dos tipos de rutas metabólicas que dan lugar a la formación de nucleótidos, las vías de novo, que se realizan a partir de precursores simples; o bien las vías de reciclado, en las que se utilizan bases y nucleósidos existentes en la célula, procedentes de la dieta o de la degradación de sus propios ácidos nucleicos. Las enzimas que catalizan la síntesis de las purinas y pirimidinas forman partes de grandes complejos enzimáticos. Las cantidades intracelulares de nucleótidos son muy bajas (a excepción del ATP) y la velocidad de síntesis de los nucleótidos es utilizada como un sistema de regulación de los procesos de división celular y síntesis proteica; ya que la cantidad de nucleótidos presentes se constituye en factor limitante para la síntesis de ADN y ARN

Síntesis de desoxirribonucleótidos

Los desoxirribonucleótidos se sintetizan a partir de los correspondientes ribonucleótidos, mediante la reducción del carbono 2' de la molécula de ribosa para dar 2'-desoxirribosa. La enzima que cataliza esta reacción es la ribonucleótido reductasa, que utiliza como sustratos todos los ribonucleótidos tanto en forma di como trifosfatada. La reacción que tiene lugar es: Ribonucleótido difosfato + NADPH + H+ → Desoxirribonucleótido difosfato + NADP+ + H2O En la formación de los desoxirribonucleótidos, aparece el desoxiuridilarato (dUMP) que no es un componente del ADN; para convertir este compuesto en el desoxirribonucleótido que tenga de base pirimidínica timina se lleva a cabo una reacción catalizada por la timidilato sintasa , que metila el UMP obteniéndose TMP, utilizando como donador de grupos metilo al tetrahidrofolato. La biosíntesis de nucleótidos púricos y pirimidínicos está regulada mediante mecanismos de retroinhibición por producto final. La formación de los nucleótidos hace que aumente su concentración en la célula y provoca la disminución de la actividad de las enzimas reguladoras o alostéricas, que están situadas en el inicio de las rutas sintéticas. (Borge).