� PERAN NUKLEOTIDA :

� Membentuk DNA dan RNA

� Membentuk UDP-Glukose, CDP � Membentuk UDP-Glukose, CDP Diacylglycerin , S-Adenosyl Methionin

� Membentuk energi : ATP dan GTP GTP

� Bagian dari enzym : NAD+ ,FAD dan Co-A

� Regulator metabolisme : cAMP dan cGTP

� INHIBITOR NUKLEOTIDA :

� Methotrexate (Analog asam folat) menghambat folat) menghambat pembentukan Desoxythymidylat (pembentuk DNA)

� Azidothymidine (AZT) inhibitor proses reverse transcription

� NUKLEOSIDA : Purine atau Pyrimidine yang terikat dengan Pentosa

� NUKLEOTIDA : Ester Phosphat dari � NUKLEOTIDA : Ester Phosphat dari Nukleosida

� Basa Purine utama : Adenine dan Guanine

Yang lain : Hypoxanthine dan Xanthine (zat intermediate dari metabolisme Adenine dan Guanine)

� Basa Pyrimidine : Cytosine, Thymine, Uracil

Basa : Ribonukleosida : Ribonukleotida :Basa : Ribonukleosida : Ribonukleotida :

Adenine (A) Adenosine Adenylat (AMP)

Guanine (G) Guanosine Guanylat (GMP)

Uracil (U) Uridine Uridylat (UMP)

Cytosine (C) Cytidine Cytidylat (CMP)

N

C

C

CC

N

N

N

H

CH

NH2

|

H

N

C

C

CC

N

N

N

H

CH

O||

H

H2N

adenineadenine guanineguanine

H H

N

C

C

CC

NH

O

NH2

|

H

H N

C

C

CC

NH

O

H

H

O

||CH3

N

C

C

CC

NH

O

O

||

HH

H

cytosinecytosine thyminethymine uraciluracil

� Cincin Purine : Glycin, Glutamin, Aspartat Cincin Pyrimidine : Aspartat, Carbamoyl phosphat (Glutamin + HCO3)

Ribosephosphat yang menyusun Purine � Ribosephosphat yang menyusun Purine atau Pyrimidine berasal dari 5-Phosphoribosyl-1-Pyrophosphat (PRPP)

� PRPP berasal dari ATP + Ribose 5- phosp.

� Ribose 5 Phosphat berasal dari HMP shunt (PPC)

Purine dibentuk dari Asam Amino

� Synthese Purine (de novo) :

Glutamin Glutamat

PRPP

5 Phosphoribosyl-1Amin

� Enzym : Amido-Phosphoribosyl transferase

Adenylosuccinat ATP

� 10 Reaksi Inosinat (IMP)

Xanthylat GTPXanthylat GTP� Synthese Purine (Salvage Pathways) :

PRPP Purin-ribonukleotida

Purine PPi� Enzym : Adenin-Phosphoribosyl-transferase� Adenin + PRPP Adenylat + PPi

�Enzym : Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyl-transferase (HGPRT)

�Hypoxanthin + PRPP �Hypoxanthin + PRPP Inosinat + PPi

�Guanin + PRPP Guanylat + PPi

�Inhibitor (feedback) : AMP, GMP dan IMP

Feedback Inhibition on Purine biosynthesis

� Synthese Pyrimidine :

� Glutamin + 2 ATP + HCO-3

2 ADP + Pi + Glutamat + 2 ADP + Pi + Glutamat + Carbamoylphosphat

� Carb. Ph.+ Aspartat

N-Carbamoylaspartat

� N-Carb.aspartat Uridylat (UMP)

�CMP dibentuk dari proses aminasi terhadap UMP

Glutamin Glutamat

UMP CMP

ATP + H2O ADP +Pi + 2H+

�Proses methylasi terhadap dUMP TMP

�Donor methyl : N5,N10

Methylentetrahydrofolat

�Pada DNA tdk tdp Uracil tetapi Thymin

�Thymin dibentuk dari methylasi terhadap Desoxyuridylat (dUMP) oleh enzim Thymidylat synthaseDesoxyuridylat (dUMP) oleh enzim Thymidylat synthase

�Donor grup Methyl : N5, N10-Methylentetrahydrofolat

�Grup Methyl yang ditransfer dalam bentuk tereduksi, dimana 2 elektron untuk proses reduksinya berasal dari Unit H4-Folat sendiri dalam bentuk Hydrid-ion (H:-)

�Ion ini menjadi bagian dari -CH3 yang ditransfer ke dTMP dan selanjutnya

H4-Folat Dihydrofolat.H4-Folat Dihydrofolat.

�NAD+ : Tryptophan Nicotinat (Niacin) + PRPPNicotinatribonukleotida

�FAD : Riboflavin + 2 ATP

�Co-A : Phosphorilasi terhadap Pantothenat Pantothenic acid

� Persamaan karakteristik ketiga reaksi tersebut (NAD, FAD dan Co-A): transfer AMP dari ATP thd grup Phosphat dari zat intermediate yang diphosphorilasi.intermediate yang diphosphorilasi.

� Pyrophosphat yang terbentuk dihydrolisa menjadi Orthophosphat.

� Hal yang sering berulang dalam reaksi Biokimia : Reaksi biosynthese sering terjadi melalui hydrolysa Pyrophosphat yang dibebaskan.

Ribose-5 Phosphat PRPP

Phosphoribosyl-amin IMPPhosphoribosyl-amin IMP

Adenylosuccinat AMP

IMP

Xanthylat GMP

� Feedback inhibition dari synthese Purin-nucleotide kontrol dari biosynthese Purin.

� Synthese Purin-nucleotide dapat dihambat secara feedback pd bbrp tmpt.

� 1. Enzim 5 Phosphoribosyl-1-Pyrophosphat-synthetase yang diinhibisi oleh AMP, GMP, IMP mengatur konsentrasi PRPP.

� 2. Reaksi “kunci” untuk dimulainya proses biosynthese Purin (transfer dari gugus amido dari rantai samping gugus amido dari rantai samping Glutamin) oleh enzim Glutamin-PRPP-Amidotransferase dihambat oleh Purin-ribonucleotide.

� Endproduct dari reaksi ini (AMP dan GMP) menghambat secara synergis.

� 3. AMP menghambat synthese Adenylosuccinat dari Inosinat, sedang GMP menghambat perobahan dari Inosinat menjadi Xanthylat.Inosinat menjadi Xanthylat.

� 4. GTP merupakan substrat dari synthese AMP dan ATP merupakan substrat dari synthese GMP.

� Hubungan timbal balik substrat ini (Reciproke) memelihara produksi yang seimbang dari Adenin- dan Guanin-ribonucleotide.

� Nucleotide intraselluler selalu dibentuk dan didegradasi secara kontinu.

� Melalui enzim Nucleotidase dihydrolysa menjadi Nucleoside.menjadi Nucleoside.

� AMP dihydrolisa oleh enzim 5’-nucleotidase Adenosine dan oleh Adenosine deaminase

Inosine

� Purine -nucleoside-phosphorilase akan merobah Inosine, Guanosine dan Xanthosine menjadi Hypoxanthine, Guanine dan Xanthine dan juga Ribose1 Phosphat.

� Ribosephosphat mutase merobahnya menjadi Ribose 5 Phosphat Synthese PRPP

Hypoxanthine Xanthine oleh enzim � Hypoxanthine Xanthine oleh enzim Xanthine oxidase (Mo,FAD dan Fe-S) dan selanjutnya oleh enzim Xanthine Oxidase menjadi Uric acid.

� Guanine Xanthine (deaminasi oleh enzim Guanine deaminase.

� Asam Urat dalam serum penumpukan kristal Natrium Uratdi sendi-sendi Gout di sendi-sendi Gout

� Therapy : Allopurinol (analog Hypoxanthin), bekerja sebagi substrat dan kemudian inhibitorterhadap Xanthin-oxidase

� Asam Urat : anti oxidant

� Adenosine deaminase deficiency

Immunodeficiency

� Konsentrasi dATP yang tinggi � Konsentrasi dATP yang tinggi menghambat Ribonucleotide reductase

sinthesa DNA dihambat

� Gangguan fungsi T- dan B-cells

� Purine nucleoside phosphorylase def.

level purine nucleotida meningkat dan sinthesa Uric acid menurun.

� Katabolisme Pyrimidine :

� dTMP 2’-Deoxythymidine Thymine Dihydrothymine β-Ureidoisobutyrate

ββββ-Aminoisobutyrateββββ-Aminoisobutyrate

� Transaminasi Methylmalonatsemialdehyd

Methylmalonyl-CoA Succinyl-CoA

� Cytidine dan dCMP Uracil Dihydrouracil β-Alanine.

� β-Alanine Acetyl-CoA

Digestion of dietary Nucleic acids

� Enzim Nuclease (DNAase dan RNAase) : Nucleic acids Oligonucleotides

� Enzim Phosphodiesterase : OligonucleotidesMononucleotidesMononucleotides

� Enzim Nucleotidase : Nucleotides Nucleosides (Phosphat dipisahkan)

� Enzim Nucleosidase : Free bases and Ribose or Deoxyribose which are then absorbed

� Dietary purine and pyrimidine bases degraded within enterocytes.

Gouty arthritis

� The inflammation caused by urate crystals deposition attracts white blood cells, which engulf the crystals

Urate crystals disrupt the lysosomal � Urate crystals disrupt the lysosomal membranes in the white blood cells

� Result : the leakage of lysosomal enzymes into the tissues

� Visible structure called “tophi” (urate crystal stones) may form near joints and cause deformities

Gouty arthritis

� There are two forms of Gout : Primary and Secondary

� Primary : genetic defects in purine metabolism � Primary : genetic defects in purine metabolism

� Several variants of Ribose 5-phosphate pyrophosphokinase are not effectively regulated by allosteric inhibitors e.g., Pi, GDP or ADP

� Consequently PRPP consentration rise, causing the increased synthesis of purine nucleotides.

� This leads to increased uric acid synthesis

Gouty arthritis

� HGPRT deficiency causes Hyperuricemia because of decreased Salvage of purine bases.

� In Glucose 6-phosphatase deficiency, � In Glucose 6-phosphatase deficiency, hypoglycemia develops in affected individuals because they cannot produce blood glucose from glucose 6-phosphate.

� High liver concentrations of Glucose 6-phosphate stimulate the synthesis of Ribose 5-phosphate and PRPP

Gouty arthritis

� Secondary : Leukemia patients overproduce uric acid either because of massive cell destruction or the chemotherapy treatment.

� Hyperuricemia also results when certain drugsinterfere with the renal secretion of uric acid.

� Lead poisoning also develop gout because of renal damage.

� Saturnine Gout : Port wines (Lead salts were added to give very effective preservatives) and Rum (stored in containers lined with lead)

� Lesch Nyhan Syndrome :

�Deficiency of HGPRT

�Excessive production of uric acid�Excessive production of uric acid

�Certain neurological symptoms (self-mutilation, aggressive, involuntary movement and mental retardation)

�Affected children appear normal at birth but begin to deteriorate at about 3 to 4 months of age

� Lesch Nyhan Syndrome :

�The severe symptoms of hereditary HGPRT deficiency indicate that the purine salvage pathway deficiency indicate that the purine salvage pathway is vitally important.

�Purine nucleotide synthesis inhibitors for treating cancer indicate that both pathways must be inhibited for significant tumor growth suppression

�Therapy Cancer : block terhadap enzym Thymidylat synthase (Fluorouracil)

�Enzym Dihydrofolat reduktase (Aminopterin �Enzym Dihydrofolat reduktase (Aminopterin dan Methotrexate, yaitu analog Dihydrofolat)

�Toxis terhadap : Stemcell (BM), Epithel GIT dan Follikel rambut.