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役に立つ薬の情報~専門薬学

ヌクレオチド代謝

 

ヌクレオチド類は自分自身で生合成し、食品から摂取されるものはほとんど排泄される。

 

 生合成のための2経路
ヌクレオチドの生合成には2つの主な経路がある。

 

1. 新生合成 デノボ合成    2. 再利用 サルベージ経路

 

 プリンヌクレオチドの合成
 1.デノボ経路

 

α-D-リボース-5-リン酸
  ↓
PRPP(5-ホスホリボシル-1-ピロリン酸)
  ↓ 糖の一位にN-グリコシド結合をつける
  ↓ グリシンを結合
  ↓ 炭素を追加
  ↓ 閉環し5員環を作る
アミノイミダゾール-リボシル-5-リン酸
  ↓
  ↓6員環を追加
IMP(イノシン一リン酸)

 

IMP → アデニロコハク酸  → AMP
IMP → キサントシンリン酸 → GAP

 

デノボ合成とは新生合成経路でα-D-リボース-5-リン酸から中間生成物のPRPPが合成される。さらに数段階の合成の後にIMPが合成される。IMPからは別の経路でAMPまたはGMPが合成される。

 

 2.サルベージ経路
不要なったDNA、RNA(分解) → ヌクレオチド(再利用) → 塩基(再利用) → 尿酸 → 排泄

 

サルベージ経路は再利用経路である。不要なったDNA、RNAが分解するときに生成するヌクレオチドや塩基をサルベージ経路が取り込み、再利用することでヌクレオチドを合成する。

 

プリンヌクレオチドの生合成調節

 

   プリンヌクレオチドの生合成調節

 

これは、「速度反応論」で説明したのと同じように最終生成物であるAMPとGMPがフィードバック抑制している。

 

 チミジル酸シンターゼ阻害剤
チミジル酸シンターゼ阻害剤は抗がん剤として利用される。

 

がん細胞はDNAの合成がとても盛んであるが、正常細胞の多くはDNA合成が活発でない。そのため、チミンの合成を阻害することで、結果として抗がん剤となる。

 

抗がん剤で髪の毛が抜ける理由は、髪の合成は体の他の部分と比べてDNAの合成がさかんであるからである。なお、チミンはDNA合成には必要であるが、RNA合成には関係がない

 

 プリン、ピリミジンヌクレオチドの生分解

 

 GMP         AMP               シトシン  チミン
  ↓           ↓                 ↓     ↓
グアノシン      アデノシン       β-アミノイソ酪酸(水によく溶ける)
  ↓           ↓
グアニン        イノシン
  ↓           ↓
キサンチン ← ヒポキサンチン
  ↓
 尿酸 → 尿へ

 

プリンヌクレオチドであるアデノシンとグアノシンを分解する際、中間体及び反応を得て、両方とも尿酸となり尿へ排出される。尿酸は尿素ほど水溶性が高くないため、血液中の尿酸の濃度が増えると高尿酸血症となる。

 

すると、尿酸ナトリウムの結晶が軟組織や関節で形成され痛風となる。

 

 DNA
 DNAの配列

 

デオキシアデニル酸 dADP   デオキシグアニル酸 dGMP
デオキシシチジル酸 dCMP   デオキシチミジル酸 dTMP

 

 塩基対形成

 

DNAはこの4つのデオキシリボヌクレオチド(モノマー)がつながったポリマーである。4つのモノマーの並び方(どの方向へ、どの順番で)によって遺伝情報が決定する。

 

 塩基配列

 

通常DNA鎖(ポリマー)は、二本のポリマー鎖であり、互いに対合している。このとき、G:CA:Tで対合している。また、対合しているため修復可能である。

 

二本のポリマー鎖にはどちらか片方に意味のある遺伝情報がある。遺伝情報がある鎖を鋳型鎖、マイナス鎖、アンチセンス鎖、ノンコード鎖ともいい、対合している側をプラス鎖、センス鎖、コード鎖という。

 

 遺伝情報

 

 二重らせん
二本のポリマーであるDNAは、らせんを巻いている。

 

 右巻き      左巻き
A型~E型      Z型      通常はB型、右巻き

 

 DNAの変性
二本鎖DNAは温度が上がる、高塩濃度になると変性し対合が切れ、二本の一本鎖DNAになる。

 

変性に伴う変化は、
1. 溶液の吸光度が上がる。 2. 溶液の粘度低下

 

 Tm
DNAが変性する温度をTmといい、DNAによってはTmが異なる。理由はDNAの二本鎖中のGCペアは3本の水素結合でつながっており、ATペアは2本の水素結合でつながっているためである。

 

したがって、GC含量の多いDNAほど、Tmが高い →TmからGC含量を推定できる

 

 DNAの再結合

 

 DNAの変性

 

塩基の並び方がほぼ同じならば他のDNAから取れた一本鎖DNAまたは一本鎖RNAと再結合する。これをハイブリッド形成という。
   RNAの対合 G:C  A:U

 

DNA

RNA

アルカリで分解

されにくい

-

アルカリで分解

されやすい

デオキシリボース

-

リボース

チミン

-

ウラシル

通常二本鎖

-

通常一本鎖

 

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