Chapitre 13 : Le métabolisme et la synthèse des nucléotides

Qu’elle est la différence entre un nucléotide et un nucléoside ?

Nucléoside = pentose + base

Nucléotide = phosphate + pentose + base

Quelles sont les 2 familles de bases des nucléotides ?

Les purines (2 cycles ; adénine, guanine) et les pyrimidines (1 cycle ; cytosine, thymine, uracile).

Quel lien permet la liaison des bases au nucléotide et où ce lien se fait-il ?

Lien glycosidique (configuration β), attaché au niveau de N-9 (purines) ou N-1 (pyrimidines)

Qu’est-ce que la ribotidation et qui est son agent principal ?

Mécanisme d’addition d’un ribose-5P ; agent de ribotidation = 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate = PRPP (ribose-5P + PPi)

La synthèse des purines est coûteuse énergétiquement car elle nécessite à chaque fois la synthétisation complète de la purine. V ou F ?

Faux, la purine peut effectivement être synthétisée complètement sur un ribose-5P à partir de petites molécules précurseurs (voie de novo), mais elle peut aussi être récupérée lors de la destruction d’un nucléotide (voie de sauvetage/d’épargne)

Décrire le mécanisme de la synthèse de novo

1) PRPP + NH₂ → 5-phosphoribosylamine

2) Série de 9 réactions : 5-phosphoribosylalamine + glycine, + formyle (HCO) provenant d’un N¹⁰-formyltétrahydrofolate produit grâce à la dihydrofolate réductase. + NH (hydrolyse 1 ATP), - H₂O (hydrolyse 1 ATP). Carboxylation, + acide aspartique (hydrolyse 1 ATP), - acide aspartique sauf NH₂, + formyle, - H₂O → hypoxanthine sur ribose-5P

Décrire le mécanisme de transfert du formyle sur N¹⁰-formyltétrahudrofolate, nécessaire à la synthèse de novo des purines.

1) Sérine + FH₄ → glycine + N⁵-N¹⁰-méthylène FH₄ (sérine hydroxyméthylase ; transfert d’un hydroxyméthyle provenant sérine)

2) N⁵-N¹⁰-méthylène FH₄ → N⁵,N¹⁰-méthényle FH₄ (enzyme utilisant NADP, oxydation de C)

3) N⁵,N¹⁰-méthényle FH₄ → N¹⁰-formyl FH₄ (hydrolyse)

Décrire le mécanisme de synthèse du GMP

1) IMP oxydé + H₂O → XMP

2) XMP + NH₂ (provenance : glutamine) et hydrolyse ATP en AMP + PPi → GMP

Décrire le mécanisme de formation de l’AMP

1) IMP (GTP hydrolysé) + aspartate → adénylosuccinate

2) adénylosuccinate - fumarate → AMP

Quelles sont les 3 réactions possibles pour le transfert de groupes phosphates (important pour la synthèse de nucléosides triphosphates) et les enzymes respectives impliquées ?

AMP + ATP → 2 ATP (adénalyte kinase)

GMP + ATP → GDP + ADP (guanylate kinase)

GDP + ATP → GDP + ADP (nucléoside diphosphate kinase)

Quelles sont les enzymes réagissant avec le PRPP pour former de nouveaux nucléotides lors de la synthèse par la voie d’épargne ?

Phosphoribosyltransférase (par 2) pour transfert des bases libres sur PRPP

Hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransférase (HGPRT), formant des nucléotides àpd hypoxanthine ou guanine

Décrire le mécanisme de libération d’adénine

1) Hydrolyse AMP (- PO₄) → adénosine (5’-nucléotidase)

2) Adénosine - NH₃ → inosine (adénosine déminase, par hydrolyse)

3) Inosine + Pi → hypoxyanthine + ribose-1P (nucléoside phosphorylase)

Décrire le mécanisme de libération de la guanine

1) Hydrolyse GMP (- PO₄) → guanosine (5’-nucléotidase)

2) Guanosine + Pi → guanine + ribose-1P (nucléoside phosphorylase)

En quoi la synthèse par la voie d’épargne est-elle particulièrement intéressante ?

Économie d’énergie (6 ATP économisés >< voie de novo), et indispensable pour les cellules dépourvues de la machineries enzymatique permettant la voie de novo !

Si mon enfant souffre du syndrome de Lesch-Nyhan, à quoi dois-je m’attendre, et pourquoi ?

Retard mental + troubles psychiatriques (le cerveau utilise préférentiellement la voie d’épargne)

Surproduction hépatique de purines, les systèmes de novo étant surstimulés par le PRPP non-utilisé

Insuffisance rénale (car excès de production d’acides uriques, produit de dégradation des purines non-utilisées favorisant des cristaux d’urate dans l’urine)

Combien de systèmes régulent la synthèse des purines ?

2 : à la réaction 1, AMP, ADP, GMP et GRP contrôlent la réaction par allostérie négative ; au carrefour de l’IMP, GMP et AMP contrôlent l’enzyme les produisant pour maintenir l’équilibre.

Quelle enzyme a pour tâche la dégradation des purines non-utilisées pour la voie d’épargne ?

Xanthine oxydase, qui les oxyde avec production d’acide urique.

Existe-t-il une voie d’épargne pour la synthèse de pyrimidines chez l’humain ?

Non ; toutefois, la phosphorylation de la thymidine en TMP par la thymidine kinase peut s’y apparenter.

Décrire le mécanisme de synthèse de pyrimidines

1) Acide aspartique → acide orotique

2) Acide orotique → orotidylate (réaction utilisant le PRPP)

3) Orotidylate → UMP

Pour l’UTP → production par kinases

Pour le CTP → animation de l’UTP

Laquelle de ces deux enzymes permet la première étape de la synthèse de pyrimidines chez l’humain ? Carbamoyl phosphate synthase, aspartate trancarbamoylase

Carbamoyl phosphate synthase ; l’autre permet la même étape de synthèse mais uniquement chez les bactéries.

Décrire le mécanisme de formation des désoxyribonucléotides

1) Ribonucléotides → désoxyribonucléotides (ribonucléotide réductase)

2) Désoxyribonucléotide + PO₄ → désoxyribonucléotide triphosphate

3) dUTP → dTTP (dUTP → dUMP + PPi ; transfert méthylène sur dUMP par N⁵,N¹⁰-méthylène FH₄ [thymidilate synthase], méthylène réduit en méthyle → dTMP ; dTMP + PPi → dTTP)

La réaction précédente (formation désoxyribonucléotides) produit du dihydrofolate lors de la réduction du méthylène. Comment FH₂ est-il reconverti en N⁵,N¹⁰-méthylène FH₄ ?

1) FH₂ → FH₄ (dihydrofolate réductase, oxydation 1 NADP)

2) FH₄ → N⁵,N¹⁰-méthylène FH₄ (réaction avec la sérine produisant de la glycine)

Qu’est-ce qu’un sulfonamide et à quoi sert-il ?

Médicament inhibant la dihydroptroate synthase, enzyme bactérienne impliquée dans la synthèse d’acide folique. Son inhibition permet de ralentir la croissance des bactéries en empêchant la synthèse des purines et du dTMP.

Une carence en folate peut avoir des conséquences dramatiques (arrêt des mitoses, anémie, impact sur la grossesse,…). Pourtant, des médicaments anti-folates existent. Qui sont-ils et pourquoi les utilise-t-on ?

Méthotrexate, améthoptérine et aminoptérine. Ils inhibent la dihydrofolate réductase, empêchant la synthèse de dTMP dans les cellules cancéreuses et sont notamment utilisés lors des leucémies.

En quoi une carence en vitamine B12 peut être néfaste ?

La vitamine B12 est la coenzyme de la méthionine synthase, qui réduit le N⁵,N¹⁰-méthylène FH₄ en N⁵,N¹⁰-méthyl FH₄ (but : homocystéine → méthionine). Sans cette réaction, le N⁵,N¹⁰-méthylène FH₄ ne peut être réduit en tétrahydrofolate.

C’est quoi la goutte et quelles sont ces causes et traitements ?

→ maladie caractérisée par une production excessive d’acide urique provoquant un

dépôt de cristaux dans certains tissus comme les tissus articulaires

→ causes : Excès de synthèse de novo des purines à cause d’un niveau élevé de l’activité des

PRPP synthases, Déficience en HGPRT, Très rarement un excès de purines dans le régime alimentaire.

→ traitements : allopurinol qui mime la structure de l’hypoxanthine et inhibe la xanthine

oxydase provoquant une augmentation de la formation de xanthine et d’hypoxanthine.