Nucleotidemetabolisme

Nucleotidemetabolisme omvat de synthesestappen, salvage-omzettingen en afbraak van nucleotiden, de bouwstenen van DNA en RNA, en van moleculen zoals ATP, GTP en cofactoren. Het systeem onderhoudt nucleotide pools die nodig zijn voor nucleïnezuurproductie, signaaltransductie en energieoverdracht. De stofwisseling is onderling verbonden met het one-carbon-lichaam (folaatmetabolisme), koolstof- en stikstofkringlopen en de celenergietoestand.

De novo synthese verwijst naar de opbouw van nucleotiden vanaf eenvoudige bouwstenen. Bij purines wordt de purinekern op PRPP gebouwd via meerdere reacties met koolstof- en stikstofdonoren, uiteindelijk leidend tot AMP of GMP. Bij pyrimidines worden carbamoylfosfaat en aspartaat aan elkaar gekoppeld om een orotatering te vormen, die aan PRPP wordt gekoppeld tot UMP en vervolgens tot UDP, UTP en uiteindelijk toename van TMP/dTMP via weken huisvater. Deze processen vereisen energieleveranciers zoals ATP en leveren purines en pyrimidines voor DNA, RNA en cofactoren.

Salvage- (hergebruik) pathways recyclen vrijgekomen basen en nucleosiden terug naar nucleotiden. Voor purines spelen HGPRT en APRT een belangrijke rol in menselijke cellen om IMP, GMP en AMP terug te winnen. Salvage vermindert de energiekost van nucleotidevorming en helpt de poolbalans te behouden, vooral in plaatsen waar de de novo route beperkt is.

Afbraak en afvoer van nucleotiden leiden tot basen en suikers die worden omgezet tot eindproducten zoals urinezuur in mensen (andere diersoorten kunnen allantoin produceren). Nucleotiden kunnen worden afgebroken wanneer celcyclus‑ of stofwisselingsbehoeften afnemen of bij stress.

Regulatie gebeurt via feedbackremming door de antilichamen AMP, GMP en IMP; en via medicijnen die de de novo synthese remmen, zoals methotrexaat en 5-fluorouracil, die bij kankerbehandeling worden toegepast. Ziekten zoals Lesch-Nyhan-syndroom (HGPRT-deficiëntie) en orotic aciduria illustreren de klinische betekenis van dit metabolisme.