Métabolisme des purines | Importance en physiologie humaine

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Métabolisme des purines | Importance en physiologie humaine

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Cycle nucléotidique de la purine

C'est une voie métabolique qui utilise (IMP) inosine monophosphate et aspartate pour produire du fumarate et de l'ammoniac. Le cycle nucléotidique de la purine régule les niveaux de nucléotides adénine et favorise la libération d'acides aminés et d'ammoniac. Le cycle des nucléotides des purines a été expliqué pour la première fois par John Lowenstein pour son rôle dans la glycolyse, le cycle de Kreb et le catabolisme des acides aminés.

au jugement, cycle nucléotidique de la purine comporte trois étapes de base catalysées par des enzymes.

Étape 1 : Le nucléotide purique (par exemple AMP; adénosine monophosphate) subit une réaction de désamination pour produire (IMP) inosine monophosphate. Cette réaction a lieu en présence d'une enzyme nommée AMP désaminase.

AMP + H2O -> IMP + NH4+

Étape 2 : L'IMP (inosine monophosphate) formé à l'étape précédente se combine avec l'aspartate pour former l'adénylosuccinate. Cette étape est opérée aux dépens de l'énergie (GTP). L'enzyme adénylosuccinate synthase catalyse cette étape.

Aspartate + IMP + GTP -> Adénylosuccinate + GDP + Pi (phosphate inorganique)

Étape 3 : L'adénylosuccinate formé à l'étape 2 se décompose pour former l'adénosine monophosphate (AMP; le substrat de l'étape 1) et le fumarate. Cette étape est catalysée par l'enzyme appelée adénylosuccinate lyase.

Note importante: au jugement, fumarate formé dans cette étape est souvent utilisé par tumeur / cancer cellules à la place de l'oxygène comme accepteur d'électrons terminal.

Adénylosuccinate -> Fumarate + AMP

Dégradation de la purine

Dans notre corps, les purines sont continuellement synthétisées et dégradées dans les différentes voies biochimiques. Dégradation de la purine se produit dans un processus en plusieurs étapes:

Étape 1 : Les acides nucléiques sont digérés pour produire des mononucléotides (purines monomères). Les enzymes catalysant ce type de réaction sont appelées nucléases. 

ADN / ARN (contenant des purines liées) -> Mononucléotides (une forme solitaire et monomère de purine

Étape 2 : les mononucléotides sont convertis en nucléotides tels que l'AMP (adénosine monophosphate). Cette réaction se produit dans une enzyme connue sous le nom de 5 'nucléotidase. 

Mononucléotides -> Nucléotides

Étape 3 : Les nucléotides sont ensuite convertis en bases azotées libres en présence de l'enzyme nucléoside phosphorylase.

Nucléotides -> Bases azotées libres.

Métabolisme des purines
Figure (métabolisme de la purine): Dégradation de la purine https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nuc_acid_deg.png

Acide aminé purine

Les bases azotées libres formées dans l'étape de dégradation de la purine subissent ensuite le processus de désamination pour former de la xanthine et de l'hypoxanthine dans une série de réactions biochimiques. Celles-ci xanthine et hypoxanthine sont généralement connus comme acides aminés puriques. Plus tard, ces acides aminés puriques sont convertis en acide urique et ensuite convertis en urée. La voie complète de dégradation des purines comprend les étapes suivantes:

Étape 1 : Conversion d'AMP (adénosine monophosphate) en inosine

Cette conversion peut être complétée par deux voies possibles à l'intérieur du corps.

Voie 1: L'AMP est converti en IMP (Inosine monophosphate) par l'enzyme AMP aminohydrolase. Plus tard, cet IMP est converti en inosine par l'enzyme 5'-nucléosidase.

AMP–> IMP -> Inosine

Voie 2: L'AMP est converti en adénosine par l'enzyme 5'-nucléotidase. L'adénosine est ensuite transformée en inosine par l'action de l'enzyme Adénosine désaminase.

AMP -> Adénosine -> Inosine

Étape 2 : conversion de l'inosine en hypoxanthine. L'enzyme nucléoside phosphorylase catalyse cette réaction. 

Inosine -> Hypoxanthine

Étape 3 : Conversion de l'hypoxanthine en xanthine. Cette réaction est catalysée par l'enzyme xanthine oxydase.

Hypoxanthine -> Xanthine

Étape 4 : Conversion de la xanthine en acide urique. Cette réaction est également catalysée par l'enzyme xanthine oxydase. Cette enzyme est présente dans la plupart des tissus animaux, mais elle est présente en plus grande quantité dans le foie.

Xanthine -> Acide urique

Étape 5 : Conversion d'acide urique en allantoïne. Cette réaction est catalysée par l'enzyme Uricase. L'uricase n'est pas présente dans tous les tissus du corps.

Acide urique -> Allantoïne

Cette allantoïne peut être convertie en urée par le processus suivant:

Allantoïne -> Acide allantoique -> Acide glyoxylique -> Urée

Table Purine

Le tableau des purines fournit des informations sur le total teneur en purine dans une substance alimentaire. La teneur totale en purine est généralement exprimée en mg d'acide urique produit par 100 grammes d'une substance alimentaire.

Substance alimentaireTeneur en purine (mg d'acide urique / 100 g de substance alimentaire)
Substances alimentaires à haute teneur en purine
La rate de mouton773
Foie de boeuf554
Champignon488
Substances alimentaires à teneur modérée en purine
Poisson truite297
Poitrine de poulet (avec peau)175
Les graines de soja190
Substances alimentaires à faible teneur en purine
Abricot73
Amande37
Apple14
Tableau (métabolisme de la purine): teneur en purine dans divers aliments

Mutation purine en purine

Lorsqu'un nucléotide purine est déplacé ou remplacé par un autre nucléotide purine dans un brin d'ADN, disons, par exemple, si l'adénine est remplacée par la guanine (A -> G) ou la guanine est remplacée par l'adénine (G -> A). Ce phénomène sera connu sous le nom de purine en purine mutation. Il sera beaucoup plus juste de dire que c'est une purine à purine transition. Bien que de telles transitions se produisent également dans les pyrimidines, lorsque la thymine est remplacée par la cytosine (T -> C) ou une cytosine est remplacée par la thymine (C -> T), ce phénomène sera connu sous le nom de mutation / transition de la pyrimidine à la pyrimidine. En général, 2/3 de tous les polymorphismes nucléotidiques simples (SNP) sont des transitions.

Les principales causes de ces transitions sont la tautomérisation et la désamination oxydative. Par exemple, la possibilité de transition dans la 5-méthylcytosine est plus que la cytosine non méthylée car la 5-méthyl cytosine est plus susceptible de subir une désamination oxydative spontanée. 

Un autre phénomène connu sous le nom de transversion se déroule dans l'ADN. Dans ce phénomène, une purine peut être remplacée par de la pyrimidine et vice versa. Par exemple, une adénine peut être remplacée par la thymine ou la cytosine. Les transitions sont plus fréquentes dans le génome que dans la transversion.

Figure (métabolisme de la purine): schéma de transition et de transversion
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:All_transitions_and_transversions.svg

Trouble du métabolisme des purines

Comme nous l'avons expliqué dans l'article, les purines et leurs dérivés jouent un rôle clé dans diverses voies et processus biochimiques tels que la signalisation cellulaire, la respiration cellulaire, la synthèse des protéines et la production d'ADN / ARN. Les altérations et les déficits dans la production de purine entraînent divers troubles métaboliques tels que:

Déficit en adénosine désaminase: L'adénosine désaminase est l'enzyme impliquée dans la conversion de l'adénosine en inosine et de la désoxyadénosine en désoxyinosine. La carence en adénosine désaminase entraîne une rétention d'adénosine à l'intérieur du corps en quantités plus élevées. En conséquence, les kinases présentes à l'intérieur de la cellule convertissent cet excès d'adénosine en désoxyribonucléotide (dATP) et ribonucléotide (ATP). Des niveaux accrus de dATP inhibent l'enzyme ribonucléotide réductase, ce qui entraîne finalement une moindre production de désoxyribonucléotides et ralentit donc le processus de réplication de l'ADN. Les cellules immunitaires sont plus susceptibles d'être affectées par un déficit en adénosine désaminase, ce qui compromet l'immunité de notre corps et rend l'individu immunodéprimé.

Déficit en purine nucléoside phosphorylase: Il s'agit d'une affection autosomique récessive extrêmement inhabituelle pour le gène codant l'enzyme purine nucléoside phosphorylase. La carence de cette enzyme entraîne des dysfonctionnements des lymphocytes T, des troubles neurologiques indésirables et une immunodéficience. Une majorité d'individus développent également une ataxie et un retard de développement.

Déficit en myoadénylate désaminase: la conversion de l'AMP en inosine et en ammoniac se produit en présence d'une enzyme connue sous le nom de myoadénylate désaminase. Cette carence ne présente pas de symptômes spécifiques, mais elle est reconnue et diagnostiquée par des crampes musculaires fréquentes lors de l'effort. La fréquence des crampes varie d'une personne à l'autre en raison des variations des phénotypes musculaires des différents individus. 

ADN purine

Dans le système génétique universel, une purine s'apparie toujours à la pyrimidine. Pourtant, dans des conditions exceptionnelles, les scientifiques ont également trouvé plusieurs dérivés de purines appariés les uns aux autres pour former de courtes hélices d'ADN. Par exemple, la guanine et la 2,6-diamino purine peuvent s'associer avec l'isoguanine et la xanthine. 

Conclusions

Dans cet article sur le métabolisme des purines, nous avons discuté des aspects importants du métabolisme des purines, de leurs précurseurs et des produits de dégradation. Pour plus d'informations sur les purines cliquer ici

FAQs

Q1. comment les nucléotides puriques sont dégradés

Répondre: Les purines sont dégradées selon une voie biochimique contenant les étapes de base suivantes:

Étape 1 : 

AMP (Adénosine monophosphate) -> Adénosine

GMP (Guanosine monophosphate) -> Guanosine

Étape 2 : 

Adénosine -> Hypoxanthine (forme céto)

Guanosine -> Guanine

Étape 3 : 

Hypoxanthine -> Xanthine

Guanine -> Xanthine

Maintenant, après, toutes les étapes sont communes.

Étape 4 :

Xanthine -> Acide urique

Étape 5 :

Acide urique -> Urée / Allantoïne / Urée / Ions ammonium

Q2. La poudre de protéine de soja est-elle riche en purine?

Répondre: Protéine de soja (obtenue à partir de graines de soja, nom botanique: Glycine max) est considérée comme une source complète de protéines car elle contient chaque acide aminé essentiel en quantités significatives. Les acides aminés essentiels sont nécessaires à la croissance et au développement normaux des enfants et des nourrissons. La poudre de protéine de soja a des entités nutritionnelles assez similaires aux entités nutritionnelles du lait.

Les protéines de soja sont exemptes de cholestérol, de graisses saturées et la teneur totale en graisses est très inférieure. Les protéines de soja sont généralement prises comme compléments alimentaires pour augmenter la densité nutritionnelle du régime.

Les protéines de soja entrent dans la catégorie des aliments contenant des purines modérées. Il contient 190 mg d'acide urique / 100 g de substance alimentaire (unité standard pour mesurer la teneur en purine).

Q3. Exemple d'aliments riches en purines -

Répondre: Les aliments riches en purines sont comme les lentilles, les haricots, le chou-fleur, les pois verts, les épinards, les champignons, les asperges, les sardines, l'agneau, le porc, le bœuf, le dal, les haricots, etc. 

Figure (métabolisme des purines) : aliments riches en purines https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Various_legumes.jpg

Q4. Pourquoi l'hydroxyurée est-elle répertoriée comme inhibant à la fois la synthèse de la pyrimidine et de la purine?

Répondre: L'hydroxyurée inhibe l'étape de limitation de la vitesse de la biosynthèse de novo de la purine et de la pyrimidine en inhibant une enzyme clé connue sous le nom de ribonucléotide réductase. 

Q5. Comment les atomes sont-ils numérotés dans la purine et la pyrimidine?

Répondre: Les atomes de la purine et de la pyrimidine sont numérotés de cette manière.

purine
Figure (Métabolisme de la purine): Numérotation des atomes dans la purine (A) et la pyrimidine (B)
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Purin_num2.svg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pyrimidine_2D_numbers.svg

À propos du Dr Abdullah Arsalan

Je suis Abdullah Arsalan, j'ai terminé mon doctorat en biotechnologie. J'ai 7 ans d'expérience en recherche. J'ai publié jusqu'à présent 6 articles dans des revues de renommée internationale avec un facteur d'impact moyen de 4.5 et peu d'autres sont pris en compte. J'ai présenté des articles de recherche dans diverses conférences nationales et internationales. Mon domaine d'intérêt est la biotechnologie et la biochimie avec un accent particulier sur la chimie des protéines, l'enzymologie, l'immunologie, les techniques biophysiques et la biologie moléculaire.

Connectons-nous via LinkedIn (https://www.linkedin.com/in/abdullah-arsalan-a97a0a88/) ou Google Scholar (https://scholar.google.co.in/citations?user=AeZVWO4AAAAJ&hl=en).

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