Title: BV2 / BV2 - 2 / Modul 6 / Modul 6c / Purinmetabolism

Q: Vad består en nukleotid av?
A: Nukleotid -består av
- 1 pentos
- 1 kvävebas kopplad till 1'-kolet
  - Består antingen av en enkel ringstruktur kallad pyrimidin eller en 2 ringsstruktur kallad purin
- 1-3 fosfatgrupper kopplade till 5'-kolet

Q: Till vilket kol kopplas kvävebasen i nukleotider?
A: 1'-kolet

Q: Till vilket kol kopplas fosfatgrupper i nukleotider?
A: 5'-kolet

Q: Vad består en nukleosid av?
A: Nukleosid består av
- 1 pentos
- 1 kvävebas kopplad till 1'-kolet

Q: Vad kan man säga att PRPP är?
A: PRPP är en "aktiverad pentos"

Q: Vad är PRPP involverad i ?
A: - De novosyntes av puriner
- Salvage pathway av puriner
- De novo syntes av pyrimidiner

Q: Vad katalyseras reaktionen som bildar PRPP av?
A: Enzymet
PRPP syntetas

Q: Vad är namnet på PRPP?
A: 5-fosforibosyl-1-pyrofosfat

Q: Vad åtgår i reaktionen som bildar/aktiverar PRPP?
A: Som vid alla syntetas-reaktioner åtgår ATP

Q: Vad är reaktionen som bildar PRPP?
A: En pyrofosfat (dvs 2 fosfatgrupper -> PPi) kopplas på substratet ribos-5-fosfat och det bildas en PRPP
- Katalyseras av PRPP syntetas och det åtgår 1 ATP

Q: Vad är PRPP central inom?
A: PRPP är en central molekyl inom nukleotidmetabolismen då molekyler är involverad i såväl de novo syntes av puriner och de novo syntes av pyrimidiner

Q: Hur regleras PRPP aktivering/bildning?
A: Steget är reglerat och inhiberas av purinribonukleotider, dvs end-produkt inhibition och aktiveras av oorganisk fosfat (Pi)

Q: Hur aktiveras PRPP-steget?
A: Aktiveras av oorganisk fosfat (Pi)

Q: Hur inhiberas PRPP-steget?
A: Av purinribonukleotider
- End-product inhibition

Q: Hur börjar syntesen av puriner (Steg 1)?
A: Syntesen börjar med att en PRPP omvandlas till en 5-fosforibosylamin

Q: Vad är reaktionen i steg 1 av purin syntesen?
A: PRPP -> 5-fosforibosylamin
- Via enzymet glutamin fosforibosyl pyrofosfat aminotransferas (GPAT)

Q: Vad står GPAT för?
A: Glutamin fosforibosyl pyrofosfat aminotransferas

Q: Vad mer kan sägas om steg 1 av purinsyntesen?
A: Steget är ett committed step i purinsyntesen - Committed step betyder den första irreversibla reaktionen - är allostert reglerat

Q: Hur regleras GPAT i steg 1 av purinsyntesen?
A: Regleras allostert:
- AMP - end-product inhibition
- GMP - end-product inhibition
+ PRPP - aktivering

Q: Vad följs det initiala reaktionssteget i purinsyntesen av?
A: Det initiala reaktionssteget följs av 9 reaktioner där purinringarna byggs på kvävegruppen som sitter på kol-1 på pentosen

Q: Var kräver de följande 9 reaktionerna i purinsyntesen efter steg 1?
A: Reaktionen kräver energi i form av 3 ATP, det åtgår även 1 glycin, 1 glutamin och 1 aspartat samt 2st N10-formylTHF och 1 CO2

Q: Vad genererar de följande 9 stegen i purinsyntesen?
A: De 9 reaktionsstegen genererar i slutändan inosin 5'-monofosfat (IMP)

Q: Vad på ribosen (PRPP) byggs purinerna upp på?
A: Purinerna byggs på NH2-gruppen

Q: Vad är "committed step"?
A: "Committed step" är den första icke-reversibla reaktionen i en syntesväg och är ofta ett allostert reglerat steg

Q: Vad kan sedan ske med IMP i purinsyntesen?
A: IMP står inför ett vägskäl, den kan genomgå 1 av 2 olika reaktioner

Q: Vilka 2 separata reaktioner kan IMP genomgå?
A: - Den ena syntesvägen leder till att en AMP bildas
- Den andra syntesvägen leder till att en GMP synteseras

Q: Vad regleras det första steget i både GMP och AMP syntes från IMP?
A: Den första reaktionerna i båda vägarna regleras via end-product inhibition
- AMP inhiberar adenylosuccinat syntetas
- GMP inhiberar IMP dehydrogenas

Q: Vad inhiberas adenylosuccinat syntetas av?
A: AMP

Q: Vad inhiberas IMP dehydrogenas av?
A: GMP

Q: Energi i vilken form är AMP syntes beroende av?
A: Syntesen av AMP är beroende av energi form av GTP

Q: Energi i vilken form är GMP syntes beroende av?
A: Syntesen av GMP är beroende av energi från ATP

Q: Kortfattat hur sker purinsyntes?
A: Bildningen
- Det börjar med en aktiverad pentos i form av en PRPP molekyl
- På den aktiverade pentosen byggs sedan purinbaserna som består av 2-ringstrukturer

Q: Vad har atomerna som bygger upp purinringarna sitt ursprung i?
A: Atomerna som bygger upp ringarna har sitt ursprung i 3 aminosyror, enkolspoolen (formyl-THF) och en CO2

Q: Hur blir IMP till AMP?
A: 1. IMP + aspartat -> Adenylosuccinat, via adenylosuccinat syntetas
2. Adenylosuccinat -> AMP + fumarat via adenylosuccinat lyas

Q: Vad sker i steg 1 av IMP->AMP?
A: Enzymet adenylosuccinat syntetas adderar aspartat till IMP och ildar Adenylosuccinat, medan GTP -> GDP + Pi ger energi till reaktionen

Q: Vad sker i steg 2 av IMP->AMP?
A: Enzymet adenylosuccinat lyas spjälkar av fumarat från adenylosuccinat, vilket bildar produkten AMP

Q: Hur bildas GMP från IMP?
A: 1. IMP + H2O -> Xanthosine monofosfat (XMP) via enzymet IMP dehydrogenas
2. Xanthosine monofosfat + glutamin -> GMP + glutamat, via enzymet GMP syntetas

Q: Vad sker i steg 1 av IMP->GMP?
A: Enzymet IMP dehydrogenas gör om IMP till Xanthosine monofosfat (XMP) genom addition av H2O och oxidation via NAD+ -> NADH + H+

Q: Vad sker i steg 2 av IMP->GMP?
A: Enzymet GMP syntetas katalyserar reaktionen där xanthosine monofosfat reagerar med glutamin, som blir glutamat efter reaktionen, och bildar GMP
- ATP -> AMP + PPi används för att ge energi till reaktionen

Q: Hur sker purinnedbrytning från GMP till guanin
A: 1. I första steget spjälkar enzymet 5'nukleotidas av fosfatgruppen från GMP  och det bildas en guanosin
2. I nästa steg spjälkar enzymet purin nukleosid fosforylas av ribosen från guanosin och det bildas en guanin
  1. I reaktionen åtgår det 1 fosfat och det genereras en ribos-1-fosfat

Q: Hur blir GMP till guanosin?
A: I första steget spjälkar enzymet 5'nukleotidas av fosfatgruppen från GMP  och det bildas en guanosin

Q: Hur blir guanosin till guanin?
A: 1. I nästa steg spjälkar enzymet purin nukleosid fosforylas av ribosen från guanosin och det bildas en guanin
  1. I reaktionen åtgår det 1 fosfat och det genereras en ribos-1-fosfat

Q: Vad gäller för nedbrytningsvägarna för AMP?
A: Detsamma som sker med GMP-> guanin sker med AMP, men AMP har 2 nedbrytningsvägar

Q: Vad är den första nedbrytningsvägen för AMP till inosin?
A: - Antingen omvandlas AMP till nukleosiden adenosin via 5'nukleotidas
- Därefter deamineras adenosin (amingruppen tas bort) och det bildas en inosin, via enzymet adenosin deaminas

Q: Vad är den andra nedbrytningsvägen för AMP till inosin?
A: - Alternativt kan enzymet AMP deaminas omvandla AMP till IMP genom en deaminering
- I näst följande steg omvandlas IMP till inosin mha 5'nukleotidas

Q: Vad omvandlas/nedbryts inosin till?
A: Inosin i sin tur omvandlas till basen hypoxantin via enzymet purin nukleosid fosforylas

Q: Vad sker med baserna hypoxantin och guanin, som AMP respektive GMP brutits ner till?
A: I nästa steg så omvandlas baserna guanin och hypoxantin till samma produkt, Xantin

Q: Hur blir hypoxantin -> xantin?
A: - Hypoxantin omvandlas till xantin mha enzymet xantin oxidas
  - För reaktionen krävs O2+H2O och det bildas H2O2 (väteperoxid)

Q: Hur blir guanin -> xantin?
A: Guanin deamineras till xantin mha enzymet guanas

Q: Vilket enzym omvandlar hypoxantin till xantin?
A: Xantin oxidas, mha O2 + H2O -> H2O2

Q: Vad oxideras xantin till?
A: Urinsyra

Q: Vilket enzym katalyserar reaktionen xantin -> urinsyra?
A: Xantin oxidas

Q: Hur blir Xantin -> urinsyra?
A: Xantin blir till urinsyra via enzymet xantin oxidas mha O2 + H2O -> H2O2

Q: vad sker med syntetiserad urinsyra?
A: Urinsyra utsöndras med urinen

Q: Vad kan sägas om purinnedbryting i människa, primater och fåglar jämfört med andra djur?
A: I människa, högre primater och fåglar slutar denna process vid urinsyra som vi kissar ut, medan i andra däggdjur fortsätter nedbrytningen av puriner till allantoin, i amfibier till urea och i växter och bakterier till NH3/NH4+

Q: Kan urinsyra orsaka några problem?
A: Urinsyra är en svårlöslig molekyl och faller lätt ut och bildar kristaller och ansamlas i leder

Q: Vilka leder drabbas främst av urinsyrakristaller?
A: Speciellt drabbas leder med tunna fina blodkärl i kombination med dålig cirkulation såsom i tår och fingrar

Q: Vad kan urinsyrakristaller i leder leda till?
A: Kristallerna kan trigga igång en inflammation som resulterar i gikt

Q: Vilka 2 scenarion finns til att koncentrationen av urinsyra ökar?
A: Man kan tänka sig 2 scenarion till att konc av urinsyra ökar
1. Att vi har en överproduktion av urinsyra
2. Att vi har en underexkretion av urinsyra

Q: Vilken är den vanligaste orsaken till gikt?
A: Att vi har en underexkretion av urinsyra

Q: Vad klassifierar man gikt i?
A: Man klassificerar gikt i primär och sekundär gikt

Q: Vad orsakas primär gikt av?
A: Primär gikt orsakas av ärftliga faktorer i purinmetabolismen

Q: Vad orsakas sekundär gikt av?
A: Sekundär gikt kan orsakas av faktorer som påverkar njurarnas hantering av urinsyran och kan även vara ett resultat av alkoholkonsumtion och medicinering

Q: Vad initieras gikt av?
A: Gikt initieras av höga koncentrationer av urinsyra

Q: Vad är ett annat ord för hög koncentration av urinsyra?
A: Hyperuricemia

Q: Vad finns det för bot och läkemedel mot gikt?
A: Den absolut vanligaste substansen mot gikt är allopurinol

Q: Hur fungerar allopurinol?
A: Allopurinol är en kompetitiv hämmare av enzymet xantin oxidas

Q: Vad gör en kompetitiv hämmare?
A: En kompetitiv hämmare binder in till enzymets aktiva säte och konkurrerar med substratet om bindningen till enzymet

Q: Vad sker när enzymet xantin oxidas hämmas?
A: Om enzymet xantin oxidas hämmas kommer slutprodukterna vid purin-nedbrytning vara hypoxantin och xantin

Q: vad kan sägas om hypoxantins och xantins egenskaper?
A: Dessa båda produkter är mer lättlösliga än urinsyra och faller därför inte ut och bildar kristaller

Q: Vem förutspråkade smultron mot gikt?
A: Carl von Linné, han förespråkade även
att man skulle avstå från att dricka öl vid gikt och faktumet är att öl i och
med sitt innehåll av malt är rikt på purine

Q: Vad är salvage pathway?
A: Cellen har förutom möjligheten att syntetisera ribonukleotider de novo även möjlighet att återvinna puriner genom salvage pathway

Q: Vad kräver salvage pathway tillgång på?
A: Salvage pathway kräver tillgång på PRPP, dvs aktiverade pentose

Q: Vad är salvage pathway av purinbaser i ett nötskal?
A: Återanvändning av puriner

Q: Hur bildas AMP via salvage pathway?
A: Cellen kan koppla på en PRPP direkt på en adenin och bilda en AMP mha enzymet adenin fosforibosyltransferas, medan pyrofosfat avgår

Q: Hur bildas GMP via salvage pathway?
A: Enzymet Hypoxantin-guanin fosforibosyltransferas (HGPRT) kopplar på PRPP på guanin och PPi avgår för att bilda GMP

Q: Hur bildas IMP via salvage pathway?
A: Enzymet Hypoxantin-guanin fosforibosyltransferas (HGPRT) kopplar på PRPP på hypoxantin och PPi avgår för att bilda IMP

Q: Vad står HGPRT för?
A: Hypoxantin-guanin fosforibosyltransferas

Q: När används HGPRT?
A: Används i salvage pathway för IMP och GMP

Q: Vad är de 2 sätten som purinribonukleotider kan uppstår på?
A: Purinribonukleotider kan både syntetiseras de novo och purinbaserna kan återanvändas via salvage pathway

Q: Vad händer när en person har ett icke-fungerande HGPRT och salvage pathway för hypoxantin och guanin inte fungerar?
A: - Om inte hypoxantin och guanin kan recirkuleras och inte bilda nya IMP och GMP måste hypoxantin och guanin brytas ner till urinsyra, vilket leder till att mängden urinsyra, som bildas, ökar
- Ett icke-fungerande HGPRT får också som konsekvens att koncentrationen av PRPP ökar då PRPP är ett substrat för HGPRT

Q: Vad blir konsekvensen av att PRPP ökar vid ett icke-fungerande HGPRT?
A: PRPP är en aktivator av enzymet GPAT, glutamin fosforibosyl pyrofosfat aminotransferas, dvs det första steget i de novo syntesen av puriner, vilket även är det så kallade "committed step" i de novo syntesen av puriner
- Så stora mängder av puriner börjar syntetiseras, puriner som sedan måste brytas ner till urinsyra

Q: Sammanfattningsvis, vad sker vid ett icke-funktionellt HGPRT?
A: Så vid ett muterat icke-funktionellt HGPRT bildas mycket stora mängder av urinsyra och vid dessa höga koncentrationer av urinsyra drabbas man inte enbart av gikt, men av en rad symptom som kallas Lesch-Nyhans syndrom

Q: Vad är Lesch-Nyhans syndrom?
A: En icke-funktionell salvage pathway av puriner, till följd av ett icke-funktionellt HGPRT

Q: Vad kan Lesch-Nyhans syndrom leda till?
A: - Njursten
- Gikt
- Neurologiska problem

Q: Vilka neurologiska symtom kan Lesch-Nyhans leda till?
A: - Avvikelser i muskeltonus
- Ofrivilliga rörelser
- Motoriska funktionsnedsättningar
- Intelektuell funktionsnedsättning
- Självskadande beteende

Q: När beskervs först Lesch-Nyhans syndrom?
A: Lesch-Nyhans syndrom beskrevs först 1964 av de 2 läkarna lesch och nyhans verksamma vid johns hopkins hospital

Q: Vad beskerv Lesch och Nyhans?
A: De beskrev 2 unga bröder som tvångsmässigt bet sig själva i fingrar och läppar och när de publicerade sina fynd kändes symtomen igen av andra läkare runt om i världen och man lyckades så småningom konstatera att syndormet orsakas av ett muterat och icke-funktionellt HGPRT enzym, som leder till höga mängder urinsyra

Q: När behövs PRPP vid nukleotidmetabolism?
A: PRPP behövs vid 3 reaktionen inom nukleotidmetabolism:
- De novo av Puriner
- De novo av Pyrimidiner
- Salvage pathway av Puriner