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

Q: När används tymin och cytosin?
A: Tymin och cytosin är byggstenar i DNA

Q: När används uracil och cytosin?
A: Cytosin och uracil är byggstenar i RNA

Q: Var i cellen sker de novo syntes av pyrimidiner?
A: Syntesen sker i cytosolen

Q: Vad sker i steg 1 i de novo syntesen av pyrimidiner?
A: Enzymet karbamoylfosfat syntetas-2 omvandlar Glutamin + CO2 + 2ATP till karbamoylfosfat + glutamat + 2ADP + Pi

Q: Med vilken typ av reglering regleras CPS-2?
A: Enzymet är allostert reglerat

Q: Hur många varianter finns det av karbamoylfosfat syntetas?
A: Det finns 2 isoenzymer av karbamoylfosfat syntetas

Q: Vad gör och var finns CPS-1?
A: CPS1 återfinns i levern och är ett mitokondriellt enzym och katalyserar det första steget i ureacykeln, där enzymet omvandlar NH3 och HCO3- till karbamoylfosfat

Q: Vad gör och var finns CPS-2?
A: CPS2 är ett cytosoliskt enzym involverat i syntesen av pyrimidiner

Q: Vad sker efter att karbamoylfosfat bildats i de novo syntesen av pyrimidiner?
A: Efter att karbamoylfosfat bildats leder 3 reaktioner till en ringförslutning och att det bildas en oratat

Q: Vad sker med det bildade oratatet i de novo syntesen av pyrimidiner?
A: En aktiverad pentos, en PRPP, binder sedan till oratat, därefter sker en dekarboxylering och det bildar slutligen en UMP, uridin 5-monofosfat

Q: Vad sker man en skillnad i emellan de novo syntesen av puriner vs pyrimidiner?
A: Om man jämför de novo syntesen av pyrimidiner med de novo syntesen av puriner ser man en fundamental skillnad i syntesvägar

Q: Hur skiljer sig de novo syntesen av pyrimidiner från den av puriner?
A: - Vid de novo syntesen av pyrimidiner bildas först en molekyl med en ringstruktur, en orotat, när ringer väl har bildats kopplas ringen ihop med en PRPP
- Men vid de novo syntesen av puriner börjar vi med en PRPP och på PRPP byggs sedan ringstrukturerna, själva purinen

Q: Hur inhiberas de novo syntesen av pyrimidiner?
A: UMP kan mha kinaser, UMP kinas som omvandlar UMP->UDP och nukleosid difosfat kinas som omvandlar UDP till UTP
- UTP inhiberar allostert enzymet karbamoylfosfat syntetas 2, alltså det första steget av de novo syntesen av pyrimidiner

Q: Hur stimuleras de novo syntesen av pyrimidiner?
A: Karbamoylfosfat syntetas 2 har även en positiv reglering
- PRPP binder till och ökar aktiviteten hos enzymet, dvs finns det god tillgång på PRPP ökar enzymets aktivitet och syntesen av pyrimidiner stimuleras

Q: Av vad regleras karbamoylfosfat syntetas -II?
A: - UTP
+ PRPP

Q: Vad står CTP för?
A: CTP - cytidintrifosfat

Q: Hur sker syntes av CTP?
A: Cellen kan mha enzymet CTP syntetas direkt omvandla UTP till CTP

Q: Vilket enzym omvandlar UTP -> CTP?
A: CTP syntetas

Q: Vad sker vid syntesen av UTP->CTP, mer specifikt?
A: Vid syntesen omvandlas aminosyran glutamin till glutamat och då enzymet är ett syntetas åtgår energi i form av ATP

Q: Var finner vi deoxyribonukleotider?
A: Deoxyribonukleotider hittar vi i DNA

Q: Vad är den strukturella skillnaden mellan ribos och deoxyribos?
A: Den strukturella skillnaden mellan en ribos och en deoxyribos kan tyckas liten, den enda skillnaden är att det på ribosen sitter en hydroxylgrupp på kol2 och på deoxyribosen sitter det en proton på kol nummer 2

Q: Vad gör OH-gruppen på ribosen?
A: Hydroxylgruppen på ribosen gör riboser mindre stabila än deoxyriboser och hydroxylgruppen i ribos förhindrar bildningen av långa dubbelhelixar som man hittar i DNA

Q: Vilket enzym katalyserar omvandlingen av riboser till deoxyriboser?
A: Det är enzymet ribonukleotidreduktas som katalyserar omvandlingen

Q: Vilka substrat har ribonukleotid reduktas?
A: Ribonukleotidreduktas har 4 substrat
- ADP
- GDP
- CDP
- UDP

Q: Vilken form av nukleotider är det endast som ribonukleotid reduktas kan omvandla?
A: Det är enbart difosfatformer som kan omvandlas

Q: Vad kräver omvandlingen från ribos -> deoxyribos?
A: Omvandlingen kräver tillgång på NADPH

Q: Hur kan deoxy-difosfater sedan omvandlas till sin trifosfatform?
A: DeoxyADP, DeoxyGDP och deoxyCDP kan sedan mha kinaser omvandlas till sin respektive trifosfat-form, som är byggstenar i DNA

Q: Hur syntetiseras den fjärde byggstenen i DNA, deoxyTTP?
A: För att syntetisera deoxyTTP måste vi först gå en omväg och bilda deoxyUDP
- DeoxyUDP kan mha ett kinas omvandlas till dUTP

Q: Hur kan dUDP omvandlas till dUTP?
A: DeoxyUDP kan mha ett kinas omvandlas till dUTP

Q: Vad sker sedan med dUTP?
A: Enzymet dUTP-difosfatas katalyserar sedan omvandlingen av dUTP till dUMP

Q: Vad kan sedan dUMP omvandlas till?
A: dUMP kan i sin tur omvandlas till dTMP mha enzymet tymidylat syntas

Q: Vad gör enzymet tymidylatsyntas?
A: Omvandlar dUMP -> dTMP

Q: Vad sker efter att dTMP syntetiserats?
A: dTMP kan sedan mha kinaser omvandlas till dTTP, dvs byggstenen i t.ex. DNA

Q: Vad behöver ske i reaktionen med tymidylatsyntas?
A: Tittar vi närmare på reaktionen, som tymidylat syntas katalyserar ser vi att vi behöver koppla på en metylgrupp på uracil för att den ska omvandlas till en tymin
- Denna metylgrupp doneras från en enkoldonator

Q: Vad måste läggas till på uracil för att omvandla den till en tymin?
A: En metylgrupp

Q: Vilken enkolsdonator deltar i reaktionen med tymidylat syntas?
A: I den här reaktionen kommer enkolsfragmentet från N5,N10-metylen-THF, dvs enkolspoolen

Q: Vad sker när THF donerar sitt enkolsfragment till uracil?
A: När THF donerar sitt enkolsfragment oxideras THF till dihydrofolat, som sedan kan återreduceras till THF mha enzymet dihydrofolat reduktas

Q: Vad står DHFR för?
A: Dihydrofolat reduktas

Q: Vad gör DHFR?
A: Återreducerar DHF till THF mha NADPH + H+ -> NADP+

Q: Finns det något medicinskt intresse i syntesen av dTMP?
A: Celler med snabb celldelning, t.ex. cancerceller har ett stort behov av byggstenar som behövs vid DNA syntes
- Detta är något som utnyttjas inom kemoterapi

Q: Vad är ett läkemedel som är en inhibitor av tymidylat syntas?
A: 5-fluorouracil är en inhibitor av tymidylatsyntas och har använts kliniskt i snart 60 år, t.ex. vid colon cancer

Q: Vilken typ av inhibitor är 5-fluorouracil?
A: Inhibitorn är en s.k. suicide inhibitor och binder kovalent till enzymet

Q: Vad kan 5-fluorouracil kombineras med?
A: Det är inte ovanligt att 5-fluorouracil kombineras med metotrexat (fr 1950-talet)

Q: Vad är metotrexat?
A: Metotrexat är en kompetitiv
hämmare av DHFR och hindrar återcirkuleringen av DHF till THF och
blockerar därför bindningen av enkolspoolen som behövs vid syntesen av
dTMP

Q: Efter vilket läkemdels uppkomst började en ny era inom cancermedicin?
A: Tidigare hade man enbart använt sig av kirurgi och strålning, så med metotrexat påbörjades en ny era inom cancermedicin

Q: Vad gör 5-fluorouracil och metotrexat?
A: 5-fluorouracil och metotrexat svälter snabbdelande celler på dTMP och används som kemiterapi vid behandling av cancer

Q: Vad kan användas som en form av kemoterapi?
A: "Tymidylatsvält"

Q: Vilket är det enda enzymet som kan katalysera omvandlingen av riboser till deoxyriboser?
A: Ribonukleotidreduktas är det enda enzymet som kan katalysera omvandlingen av riboser till deoxyriboser, en omvandling som cellen behöver kunna kontrollera och reglera

Q: Vad är ribonukleotid reduktas uppbyggt av?
A: Enzymet är uppbyggt av 2 R1 subenheter och 2st R2 subenheter

Q: Vad finns mellan R1 och R2 subenheterna?
A: I interfacet mellan R1 och R2 finns det katalytiska sites dit substraten binder

Q: Vad finns nära det katalytiska sitet i ribonukleotid reduktas?
A: Väldigt nära de katalytiska sitet finns en tyrosylradikal, som är nödvändig för katalysen

Q: Hur ser R1 subenheterna ut?
A: R1 subenheterna har 2 allostera sites

Q: Vad gör respektive av de 2 allostera site:n i R1 subenehterna?
A: - Den ena sitet påverkar enzymets aktivitet (en av- och på-knapp) där ATP stimulerar och dATP inhiberar omvandlingen av riboser till deoxyriboser
- Det andra allostera sitet påverkar enzymets substratsspecifitet

Q: Vad kräver reduktionen av riboser till deoxyriboser via RiboNukleotidRedukas?
A: Reduktionen
av riboser till deoxyriboser kräver koenzymet thioredoxin

Q: Vad är koenzymet thioredoxin?
A: Koenzymet thioredoxin är en kort peptid

Q: Vad händer med koenzymet tioredoxin när ribosen reduceras?
A: När ribosen reduceras kommer 2st cystein i peptidkedjan att oxideras och bilda en svavelbrygga, blir inaktiv

Q: Vad måste ske för att återaktivera tioredoxin?
A: För att återaktivera tioredoxin peptider måste cystein reduceras och svavelbryggan brytas upp
- Detta sker mha enzymet thioredoxinreduktas och vid reaktionen åtgår NADPH

Q: Vilka substrat påverkar RNRs aktivitet?
A: - dATP
+ ATP

Q: Varför blev enzymet ribonukleotid reduktas ett tidigt mål inom cancermedicin?
A: Då ribonukleotidreduktas är cellens enda väg att syntetisera deoxyriboser, dvs byggstenar till DNA, blev det tidigt ett mål inom cancermedicin

Q: Vad gör hydroxyurea?
A: Hydroxyurea förstör tyrosylradikaler som sitter i R2 subenheterna och förstör på detta sätt enzymets katalytiska förmåga

Q: När godkändes hydroxyurea av FDA?
A: Redan i mitten på 1960-talet blev substansen hydroxyurea godkänd

Q: Vad innehåller RNR, som stabiliserar en tyrosylradikal?
A: RNR innehåller järn (Fe3+), som stabiliserar en tyrosylradikal som är nödvändig för enzymets aktivitet

Q: Vad står RNR för?
A: Ribonukleotid reduktas

Q: Hur påverkar hydroxyurea RNR?
A: Hydroxyurea förstör tyrosylradikalen och stoppar syntesen av deoxyribonukleotider

Q: Hur sker nedbrytning av pyrimidiner?
A: Vid nedbrytning genomgår pyrimidiner ringklyvning (till skillnad från puriner) och bildar då lösliga produkter som utsöndras

Q: Vilka slutprodukter bildar uracil och cytosin från nedbrytning av dem?
A: Beta-alanin

Q: Vilka slutprodukter bildar tymin från nedbrytning av den?
A: Beta-aminoisobutyrat

Q: Vad sker med pyrimidinerna vid nedbrytning?
A: När pyrimidinerna bryts ner kommer deras ring att öppnas och slutprodukterna beta-alanin och beta-aminoseburgrat bildas

Q: Hur kan pyrimidin nukleosider omvandlas till nukleotider?
A: Nukleosider kan sedan omvandlas till nukleotider med hjälp av kinaser

Q: vad kan sägas om nedbrytningsprodukterna för pyrimidiner?
A: Nedbrytningsprodukterna som bildas vid pyrimidiner är lösliga och utsöndras därför enkelt