Purinstoffwechsel

Purinstoffwechsel bezeichnet die biochemischen Prozesse, die die Bildung, den Abbau und die Regulierung von Purinnukleotiden wie Adeninmonophosphat (AMP) und Guaninmonophosphat (GMP) sowie deren Vorstufen und Basen umfassen. Purine dienen als Bausteine von DNA und RNA, tragen als Energiemoleküle wie ATP und GTP zur Signalübertragung bei und liefern Vorstufen für viele Biosynthesen. Der Stoffwechsel wirkt sowohl in der Anabolie als auch im Katabolismus und trägt zur Aufrechterhaltung der zellulären Nukleotidpools bei.

Die de-novo-Synthese der Purine beginnt mit Ribose-5-phosphat und der Bildung von 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphat (PRPP). Über mehrere Schritte entsteht Inosinmonophosphat (IMP), das als zentrale Vorstufe dient. Von IMP gehen die Synthesewege zu AMP und GMP aus. Die de-novo-Synthese erfordert Energie und Einbau von Ein- und Zweikarbon-Einheiten aus Formylgruppen über THF-abhängige Reaktionen; der Fluss wird durch das Endprodukt AMP, GMP und IMP reguliert, und die Verfügbarkeit von PRPP beeinflusst die Rate maßgeblich.

Die Salvagewege recyceln Purinbasen zurück in Nukleotide. Wichtige Enzyme sind HGPRT (Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase) und APRT (Adenin-Phosphoribosyltransferase). Sie wandeln Basen wie Hypoxanthin, Guanin und Adenin rasch in IMP, GMP bzw. AMP um, wodurch der Bedarf an de-novo-Synthese reduziert wird. Defekte HGPRT-Genetik führen unter anderem zu Lesch-Nyhan-Syndrom.

Der Abbau von Purinen erfolgt meist zu Harnsäure (in Menschen) durch Xanthinoxidase, die Hypoxanthin zu Xanthin und schließlich zu Harnsäure oxidiert. Bei anderen Arten wird Harnsäure zusätzlich zu Allantoin weiterverarbeitet. Harnsäureausscheidung ist wichtig für den Purin-Haushalt; Überschuss kann zu Hyperurikämie und Gicht führen.