METABOLISME PURIN DAN PIRIMIDIN NUKLEOTIDA. H. Mohammad Hanafi MBBS.dr.MS.

Transkripsi

1 METABOLISME PURIN DAN PIRIMIDIN NUKLEOTIDA H. Mohammad Hanafi MBBS.dr.MS.

2 Kegunaan Biomedis Sebagai sumber energi (ATP dll) Bagian dari koenzim Sebagai regulator dan 2 nd messenger (camp dan cgmp) Sebagai penyusun RNA dan DNA

3 Semua sel dalam tubuh dapat mensintesa purin dan pirimidin. Asam nukleat dari makanan akan dikatabolisme menjadi asam urat (purin) dan β-alanin atau β-amino isobutirat (pirimidin) dan CO 2, NH 3. Tidak ada purin atau pirimidin dari makanan yang digabung dgn asam nukleat jaringan.

4 Purin

5 Pirimidin

6 NUKLEOSIDA

7 Nukleosida yang lain

8 Nukleotida

9 Nukleotida yang lain

10 Basa Nukleosida Nukleotida

11 Polinukleotida Terikat dgn 3-5 fosfodiester DNA double stranded anti paralel

12 De novo sintesa Purin nukleotida

13 Basa purin disintesa dalam bentuk nukleotida Ribosa 5-fosfat dengan ATP akan membentuk 5-fosforibosil 1-pirofosfat (PRPP) Enzim yg mengkatalisa : PRPP sintase Terjadi dalam banyak jaringan PRPP berfungsi : juga dlm sintesa pirimidin, salvage pathways, NAD dan NADP Dipengaruhi oleh : Di dan Tri fosfat, 2,3 DP Gliserat

14

15 Ringkasan de novo sintesa purin nukleotida PRPP + Gln PRA GAR AIR 5 FGAM 4 FGAR CAIR SAICAR AICAR 7 8 IMP 2, 4, 5, 6, dan 7 perlu ATP 10 9 FAICAR

16 Mekanisme kontrol pada de novo sintesa purin nukleotida Fase pertama : thd amidotransferase (oleh inhibitor-inhibitor dan atau PRPP) Pengaturan kadar ATP dan GTP (ATP diperlukan dlm sintesa GMP GTP diperlukan dlm sintesa AMP) Ada beberapa feedback inhibition

17 Feedback Inhibition in Purine Nucleotide Biosynthesis

18 Katabolisme dan salvage purin nukleotida Dalam usus : asam nukleat oleh ribonuklease atau deoksiribonuklease polinukleotida nukleotida (fosfodiesterase) nukleosida (nukleosidase) : basa pur / pir + ribosa (lumen usus) basa pur / pir + Ribose 1-fosfat (dr 1-P) (dlm sel: nukleosid fosforilase) Basa Pur / Pir dipecah (usus, hepar) salvage nukleotida R 1-P (dr 1-P) R 5-P (dr 5-P) R 5-P PRPP MHP Shunt

19

20

21

22 Allopurinol menghambat Xanthine oksidase dan Xanthine dehidrogenase

23 Santin (Xanthine) oksidase : pd mammalia adalah enzim ekstra selluler. Mungkin suatu perubahan bentuk dari santin (xanthine) dehidrogenase (enzim intra selluler)

24 Adenin Guanin Hiposantin Daur salvage (daur penyelamatan daur ulang): Nukleotida Adeninfosforibosiltransferase (APRT) Adenin + PRPP AMP + PPi Hiposantin-guanin fosforibosiltransferase (HGPRT) Hiposantin + PRPP Guanin + PRPP IMP + PPi GMP + PPi

25

26

27 Sintesa AMP dari IMP, dan salvage IMP melalui katabolisme AMP menghasilkan aspartat menjadi fumarat. Siklus ini penting dalam otot. Aktivitas otot meningkat, perlu ATP, TCA Cycle perlu lebih aktif, perlu senyawa antara (anggota siklus). Otot kekurangan enzim-enzim anaplerotik.

28 Dalam otot

29 Masalah klinik metabolisme purin Gout : Hiperurikemia, NaUrat mengendap dalam cairan sinovial inflamasi, artritis. Lesch-Nyhan sindrom: gejala gout, malfungsi syaraf (retardasi mental), pada yg parah self-mutilation. Meninggal sebelum mencapai usia 20 th. Kehilangan fungsi gene HGPRT. Aktivitas enzim < 1%. Sex-linked. Ekskresi urat > 6x. Sintesa purin de novo +++ (Hiposantin dan guanin urat, PRPP de novo sintesa (bisa untuk salvage.

30 Severe combine immunodeficiency disease ( SCID) SCID kekurangan adenosin deaminase (ADA). (adenosin inosin). Limfosit B dan T rusak. Tidak ada ADA dadenosin datp datp tinggi (50x) menghambat sintesa DNA. tidak bisa poliferasi. Penderita meninggal sebelum mencapai 1 th. Penyakit Von Gierke s. Kekurangan glukosa 6 fosfatase G 6P HMP Shunt Ribosa 5P PRPP Purin Asam urat

31 Pirimidin

32 De novo sintesa Pirimidin nukleotida Lebih sederhana dari sintesa purin PRPP ditambahkan setelah cincin pirimidin terbentuk. Cincin pirimidin berasal dari : Bikarbonat ( C-2 ), Amida glutamin ( N-3 ), aspartat ( C-4, C-5, C-6 dan N-1 ) Ada 6 tahap

33

34 UMP UDP (ATP ADP) UDP UTP (ATP ADP)

35 Mekanisme kontrol pada de novo sintesa pirimidin nukleotida Pada manusia : terutama pada CPSII Dihambat oleh : UTP (UMP) Diaktivasi oleh : PRPP OMP dekarboksilase : dihambat oleh UMP dan CMP (pada keadaan normal tidak penting)

36 Salvage pathways (daur ulang) pirimidin nukleotida. Pemecahan asam nukleat (tahap awal) sama dengan purin. Ada dua tahap: 1.Basa + ribosa 1-fosfat Nukleosida + Pi (nukleosida fosforilase) 2.Nukleosida + ATP Nukleotida + ADP (nukleosida kinase)

37 Interkonversi Nukleotida Basa-monofosfat + ATP Basa-difosfat + ADP (nukleosida monofosfat kinase) AMP + ATP 2 ADP (adenilat kinase) Monofosfat hasil de novo sintesa, yang paling banyak diperlukan adalah bentuk trifosfat. Nukleosida difosfat kinase (spesifitas luas) BDP + ATP BTP + ADP

38 Pembentukan deoksiribonukleotida De novo sintesa dan sebagian besar jalur salvage melibatkan nukleotida (kecuali timin, sedikit sekali lewat jalur salvage BDP direduksi pd pos. 2 ribosa dbdp Enzim : nukleosida difosfat reduktase tioredoksin (thioredoxin) Tioredoksin teroksidasi + NADPH HS-T-SH + NADP

39 Enzim : Nukleotida difosfat reduktase Inhibitor datp Aktivator : ATP (nonspesifik) Aktivator spesifik : BTP atau dbtp Kebutuhan untuk pembentukan DNA terpenuhi

40 Sintesa dtmp dtmp (dttp) tidak dibentuk dlm sintesa de novo; alur salvage tidak cukup CDP dcdp dcmp dump dtmp dttp 1=nukleosida difosfat reduktase 2=dCMP deaminase 3=timidilat sintetase

41 Katabolisme pirimidin nukleotida Tahapan awal = purin CMP dan UMP β-alanin + CO 2 + NH 3 dtmp β-amino isobutirat + CO 2 + NH 3 Hasil katabolisme bisa masuk ke TCA Cycle β-alanin Asetil-KoA β-amino isobutirat Suksinil-KoA Pada bakteri : β-alanin KoA

42

43 KELAINAN METABOLISME PIRIMIDIN Hasil akhir metabolisme pirimidin larut dalam air, tidak banyak kelainan yang disebabkannya. Ada dua penyakit bawaan (mempengaruhi sintesa pirimidin) eksresi asam orotat (orotat aciduria). Kelainan ini disebabkan karena kekurangan enzim yang mempunyai dua fungsi sebagai : Orotat fosforibosil transferase OMP dekarboksilase

44 Gejala dan tanda-tanda : hambatan pertumbuhan (retarded growth) anemia berat hipokhromik sumsum tulang megaloblastik (megaloblastic bone marrow). Leukopeni juga sering dijumpai. Kelainan ini bisa diobati dengan uridin dan atau sitidin. Uridin &/ sitidin UMP (nukleosida kinase). UMP akan menghambat CPS II, dengan demikian mengurangi pembentukan asam orotat.

45 Khemoterapi Kanker, pembelahan sel tak terkontrol Khemoterapi : menghentikan pembelahan dan membunuh sel 5-fluoro deoksiuridin monofosfat ( FdUMP ) menghambat timidilat sintase (thydimidylate synthase) secara irriversibel. Tapi karena FdUMP bermuatan, senyawa ini tidak bisa masuk ke dalam sel. Yang diberikan pada pasen adalah 5-fluoro urasil ( FUra) atau 5-fluorodeoksiuridin (FdUrd). Setelah FUra dan FdUrd massuk kedalam sel akan diubah menjadi FdUMP melalui jalur salvage.

46

47 Metotreksat (methotrexate= 4-amino, 10- methyl folic acid) dan aminopterin ( 4- amino folic acid) adalah analog asam folat. Dapat menghambat dihidrofolat reduktase. menghambat sintesa de novo nukleotida purin dan dtmp. Kedua senyawa tersebut sangat toksik dan diberikan dibawah pengawasan yang ketat.

48 4-amino folat 4-amino, 10metil folat