Purinbiosynthese

Purine sind ein wesentlicher Bestandteil der DNA. Sie dienen als Energieträger (ATP) und bilden die Basis für die Synthese wichtiger Stoffe. Im Organismus werden sie nicht als freie Moleküle, sondern als Nukleotide synthetisiert.

Ausgangsprodukt der Purinsynthese ist das α-D-Ribose-5-phosphat (Zwischenprodukt des Pentosephosphatzyklus), das nach einer Aktivierung zu 5-Phosphoribosyl-α-pyrophosphat (PRPP) und zehn weiteren Schritten als Inosin-5'-monophosphat (IMP) endet. Dieses kann in weiteren Schritten zu den Nukleotiden des Xanthinosins, Adenosins oder Guanosins umgebaut werden.

Das Grundgerüst des Purins wird in elf Einzelschritten aufgebaut. Verschiedene Moleküle liefern die dazu notwendigen Bestandteile. Der 0. Schritt ist die Aktivierung des α-D-Ribose-5-phosphat zu PRPP. Die folgenden zehn Schritte sind:

1. 5-Phosphoribosyl-1-pyrophosphat (PRPP) → 5-Phosphoribosylamin (PRA)
   Enzym: Glutamin-PRPP-Amidotransferase (Glutamin kommt,
   Glutamat u. PP_i gehen)
2. 5-Phosphoribosylamin (PRA) → 5-Phosphoribosylglycinamid (GAR)
   Enzym: GAR-Synthetase (Glycin u. ATP kommen, ADP + P_i gehen)
3. 5-Phosphoribosylglycinamid (GAR) → 5'-Phosphoribosylformylglycinamid (FGAR)
   Enzym: GAR-Transformylase (N¹⁰-Formyl-THF kommt, THF geht)
4. 5'-Phosphoribosylformylglycinamid (FGAR) → 5'-Phosphoribosylformyglycinamidin (FGAM)
   Enzym: FGAM-Synthetase (Glutamin u. ATP kommen, Glutamat u.
   ADP + P_i gehen)
5. 5'-Phosphoribosylformyglycinamidin (FGAM) → 5'Phosphoribosyl-5-aminoimidazol (AIR)
   Enzym: AIR-Synthetase (ATP kommt, ADP + P_i gehen)
6. 5'Phosphoribosyl-5-aminoimidazol (AIR) → 5'-Phosphoribosyl-5-aminoimidazol-4-carbonsäure (CAIR)
   Enzym: AIR-Carboxylase (CO₂ kommt)
7. 5'-Phosphoribosyl-5-aminoimidazol-4-carbonsäure (CAIR) → 5'-Phosphoribosyl-5-aminoimidazol-4-N-succinocarboxamid (SAICAR)
   Enzym: SAICAR-Synthetase (Aspartat u. ATP kommen,
   ADP + P_i gehen)
8. 5'-Phosphoribosyl-5-aminoimidazol-4-N-succinocarboxamid (SAICAR) → 5'-Phosphoribosyl-5-aminoimidazol-4-carboxamid (AICAR)
   Enzym: Adenylat-Succinat-Lyase (Fumarat geht)
9. 5'-Phosphoribosyl-5-aminoimidazol-4-carboxamid (AICAR) → 5'Phosphoribosyl-5-formamidoimidazol-4-carboxamid (FAICAR)
   Enzym: AICAR-Transformylase (N¹⁰-Formyl-THF kommt, THF geht)
10. 5'-Phosphoribosyl-5-formamidoimidazol-4-carboxamid (FAICAR) → Inosin-5'-monophosphat (IMP)
    Enzym: IMP-Cyclohydrolase (H₂O geht)

An das IMP anschließend, verzweigt sich der Syntheseweg in zwei Richtungen: Einerseits in Richtung AMP, andererseits in Richtung GMP. Als abschließende Reaktion müssen die Monophosphate noch zu Di- und Triphosphaten phosphoryliert werden.

• "Duale Reihe Biochemie" - Joachim Rassow et. al., Thieme-Verlag, 3. Auflage