Metabolisme Asam Nukleat

MAKALAH

“METABOLISME ASAM NUKLEAT”

Disusun oleh:

Aulia Ulfah Hafiyyan

DIA-140994

untuk memenuhi syarat nilai mata kuliah Biokimia

PROGRAM STUDI FARMASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN IPA

UNIVERSITAS AL-GHIFARI

BANDUNG

2016

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena Ridho-Nya lah makalah tentang  Metabolisme Asam Nukleat ini dapat terselesaikan. Ucapan terima kasih, juga saya sampaikan kepada Ibu Hesty Nuur Hanifah, S.Si., M.I.L.  yang telah memberi pengarahan yang baik kepada saya dalam menyusun makalah ini.

Dalam penyusunan makalah ini, saya bermaksud untuk memaparkan mengenai Metabolisme Asam Nukleat dengan fokus kepada enzim pendukungnya, untuk memenuhi tugas dari dosen pembimbing, sebagai salah satu syarat penilaian mata kuliah Biokimia.

Harapan saya, makalah ini dapat bermanfaat dan dapat dijadikan salah satu referensi mengenai materi terkait. Kritik dan saran membangun juga sangat saya harapkan.

Bandung, 23 Januari 2016

Aulia Ulfah Hafiyyan

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR. i

DAFTAR ISI ii

BAB I 1

PENDAHULUAN.. 1

1.1  Pendahuluan. 1

1.2  Rumusan masalah. 3

BAB II 4

ISI 4

2.1 Pengertian Asam Nukleat 4

2.2 Komponen Asam Nukleat 5

2.3 Sifat fisika dan kimia Asam Nukleat 6

2.4  Proses Metabolisme Asam Nukleat 8

2.4.1 Degradasi Nukleotida. 8

2.4.1.1 Proses. 8

2.4.1.2 Uraian enzim yang berperan. 8

2.4.1.2.1 Endonuklease. 8

2.4.1.2.2 Fosfodieterase. 10

2.4.1.2.3 Nukleotidase. 12

2.4.1.2.4 Nukleotida Fosforilase. 13

2.4.2 Biosintesis Nukleotida (De Novo Synthesis) 14

2.4.2.1 Proses. 14

2.4.2.2 Uraian enzim yang berperan. 15

2.4.2.2.1 Ribosa 5 Fosfat 15

2.4.2.2.2 Aminotransferase. 15

2.4.3 Biosintesis Nukleotida (Salvage Pathways) 17

2.4.3.1 Proses. 17

2.4.3.2 Uraian enzim yang berperan. 18

2.4.3.2.1 Hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase. 18

2.4.4 Sintesis Pirimidin (De novo synthesis) 18

2.4.4.1 Proses. 18

2.4.4.2 Uraian enzim yang berperan. 18

2.4.4.2.2 Aspartame Transcarbomoylase. 20

2.4.4.2.3 Dihydroorotase. 22

2.4.4.2.4 Dihydroorotate dehydrogenase. 22

2.4.4.2.5 Orotate phosphoribosyl transferase. 23

2.4.4.2.6 Orotidine 5'-phosphate decarboxylase. 24

2.4.5 Sintesis Citosis Trifosfat 26

2.4.5.1 Proses. 26

2.4.5.2 Uraian enzim yang berperan. 26

2.4.5.2.1 Citosis trifosfat sintase. 26

2.4.6 Sintesis Pirimidin (Salvage Pathways) 27

2.4.6.1 Proses. 27

2.4.6.2 Uraian enzim yang berperan. 27

2.4.6.2.1 Uridin cytidine kinase. 27

2.4.6.2.2 Thymidine kinase. 28

2.4.6.2.3 Deoxycytidine kinase. 29

2.4.7 Katabolisme Nukleotida Purin dan Pirimidin. 29

2.4.7.1 Proses. 29

2.4.7.2 Uraian enzim yang berperan. 31

2.4.7.2.1 Xanthin oxidase. 31

BAB IV. 33

KESIMPULAN.. 33

DAFTAR PUSTAKA. 34

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Pendahuluan

Asam nukleat merupakan pengemban kode genetik dalam sistem kehidupan. Karena informasi yang terkandung dalam asam-asam nukleat itu, suatu organisme mampu membiosintesis tipe protein yang berlainan (rambut, kulit, otot, enzim dan sebagainya) dan memproduksi lebih banyak organisme dari jenisnya sendiri. Asam nukleat merupakan suatu polimer yang terdiri dari banyak molekul nukleotida. Ada dua macam asam nukleat, yaitu DNA dan RNA. DNA terutama dijumpai dalam inti sel, asam ini merupakan pengemban kode genetik dan dapat mereproduksi atau mereplikasi dirinya dengan tujuan membentuk sel-sel baru untuk reproduksi organisme itu, dalam sebagian besar organisme, DNA suatu sel mengarahkan sintesis molekul RNA. Satu tipe RNA yakni RNA pesuruh (mRNA) meninggalkan inti sel dan mengarahkan biosintesis dari berbagai tipe protein dalam organisme itu sesuai dengan kode DNAnya.

Asam-asam Anukleat terdapat pada jaringan-jaringan tubuh sebagai nukleoprotein, yaitu gabungan antara asam nukleat dengan protein. Untuk memperoleh asam nukleat dari jaringan-jaringan tersebut, dapat di lakukan ekstraksi terhadap nukleoprotein terlebih dahulu menggunakan larutan garam 1M. Setelah nukleoprotein terlarut, dapat diuraikan menjadi protein-protein dan asam nukleat dengan menambah asam-asam lemah atau alkali secara hati-hati, atau dengan menambah NaCl hingga larutan menjadi jenuh. Setelah terpisah dari protein yang mengikatnya, asam nukleat dapat diendapkan dengan penambahan alkohol perlahan-lahan. Disamping itu penambahan NaCl hingga jenuh akan mengendapkan protein.

Eksperimen terkontrol atas metabolisme manusia pertama kali diterbitkan oleh Santoriopada tahun1614 di dalam bukunya, “Ars de statica medecina” yang membuatnya terkenal di Eropa. Dia mendeskripsikan rangkaian percobaan yang dilakukannya , yang melibatkan penimbangan dirinya sendiri pada sebuah kursi yang digantung pada sebuah timbangan besar sebelum dan sesudah makan, tidur , bekerja,  berpuasa makan atau minum, dan buang air besar . Dia menemukan bahwa bagian terbesar makanan yang dimakannnya hilang dari tubuh melalui “perspiratioinsensibilis” (mungkin dapat diterjemahkan sebagai keringatan yang tidak tampak).  Secara umum, metabolisme memiliki dua arah lintasan reaksi kimia organik yaitu:   

‒        Katabolisme yaitu reaksi yang mengurai senyawa moleku organik untuk mendapatkan energi.

Anabolisme yaitu reaksi yang merangkai senyawa organik dari molekul-molekul tertentu, untuk diserap oleh sel tubuh.

Kedua arah lintasan metabolisime sangat diperlukan oleh setiap organismeuntuk dapat bertahan hidup. Arah lintasan metabolisme ditentukan oleh suatusenyawa yang disebut sebagai hormon, dan dipercepat (dikatalisis) oleh enzim. Ada dua jenis asam nukleat yaitu DNA ( deoxyribonucleic acid ) atau asam deoksiribonukleat dan RNA ( ribonucleic acid ) atau asam ribonukleat.DNA ditemukan padatahun 1869 oleh seorang dokter muda Friedrich Miescher yang mempercayai bahwa rahasia kehidupan dapat diungkapkan melalui penelitian kimia pada sel-sel.  Sel yang dipilih oleh Friedrich adalah sel yang terdapat pada nanah untuk dipelajarinya dan ia mendapatkan sel-sel tersebut  dari bekas pembalut luka yang diperolehnya dari dari ruang bedah.  Sel-sel tersebut dilarutkan nya dalam asam encer dan dengan cara ini diperolehnya intisel yang masih terikat pada sejumlah protein.  Kemudian dengan menambahkan enzim pemecah protein ia dapat memperoleh inti sel saja dan dengan cara dan dengan cara ekstraksi terhadap inti sel ini ia memperoleh suatu zat yang larut dalam basa tetapi tidak larut dalam asam.  Pada waktu itu ia belum menentukan rumus kimia untuk untuk zat tersebut,sehingga ia menamakannya nuclein.  Sebenarnya apa yang ia peroleh dari ekstrak inti sel tersebut adalah campuran senyawa-senyawa yang mengandung 30% DNA.  Asam nukleat terdapat dalam semua sel dan memiliki peranan yang sangat penting dalam biosintesis protein.  Baik DNA maupun RNA berupa anion dan pada umumnya terikat pada protein yang mempunyai sifat basa, misalnya DNA dalam inti sel terikat pada histon.

        Senyawa gabungan antara asam nukleat dengan protein ini disebut nukleoprotein.  Molekul asam nukleat merupakan suatu polimer seperti protein, tetapi yang menjadi monomer bukan asam amino , melainkan nukleotida. Dibawah ini merupakan hasil hidrolisis nucleoprotein :          

‒        Asam nukleat

‒        nukleotida

‒        protein

‒        Asam fosfat

‒        nukleosida

‒        Basa purin/basa pirimidin

‒        pentosa

1.2  Rumusan masalah

Mengetahui tentang proses dan enzim yang berperan dalam metabolisme asam nukleat.

 

BAB II

ISI

2.1 Pengertian Asam Nukleat

Asam nukleat merupakan salah satu makromolekul yang memegang peranan sangat penting dalam kehidupan organisme karena di dalamnya tersimpan informasi genetik. Asam nukleat sering dinamakan juga polinukleotida karena tersusun dari sejumlah molekul nukleotida sebagai monomernya. Tiap nukleotida mempunyai struktur yang terdiri atas gugus fosfat, gula pentosa, dan basa nitrogen atau basa nukleotida (basa N). Ada dua macam asam nukleat, yaitu asam deoksiribonukleat atau deoxyribonucleic acid (DNA) dan asam ribonukleat atau ribonucleic acid (RNA). Dilihat dari strukturnya, perbedaan di antara kedua macam asam nukleat ini terutama terletak pada komponen gula pentosanya.Pada RNA gula pentosanya adalah ribosa, sedangkan pada DNA gula pentosanya mengalami kehilangan satu atom O pada posisi C nomor 2’ sehingga dinamakan gula 2’-deoksiribosa.
Perbedaan struktur lainnya antara DNA dan RNA adalah pada basa N-nya. Basa N, baik pada DNA maupun pada RNA, mempunyai struktur berupa cincin aromatik heterosiklik (mengandung C dan N) dan dapat dikelompokkan menjadi dua golongan, yaitu purin dan pirimidin. Basa purin mempunyai dua buah cincin (bisiklik), sedangkan basa pirimidin hanya mempunyai satu cincin (monosiklik). Pada DNA, dan juga RNA, purin terdiri atas adenin (A) dan guanin (G). Akan tetapi, untuk pirimidin ada perbedaan antara DNA dan RNA.Kalau pada DNA basa pirimidin terdiri atas sitosin (C) dan timin (T), pada RNA tidak ada timin dan sebagai gantinya terdapat urasil (U).Timin berbeda dengan urasil hanya karena adanya gugus metil pada posisi nomor 5 sehingga timin dapat juga dikatakan sebagai 5-metilurasil.

2.2 Komponen Asam Nukleat

‒        Gugus fosfat

‒        Gula pentosa

‒        Basa N

Di antara ketiga komponen monomer asam nukleat tersebut di atas, hanya basa N-lah yang memungkinkan terjadinya variasi.Pada kenyataannya memang urutan (sekuens) basa N pada suatu molekul asam nukleat merupakan penentu bagi spesifisitasnya. Dengan perkataan lain, identifikasi asam nukleat dilakukan berdasarkan atas urutan basa N-nya sehingga secara skema kita bisa menggambarkan suatu molekul asam nukleat hanya dengan menuliskan urutan basanya saja.

Di atas telah disinggung bahwa asam nukleat tersusun dari monomer-monomer berupa nukleotida, yang masing-masing terdiri atas sebuah gugus fosfat, sebuah gula pentosa, dan sebuah basa N. Dengan demikian, setiap nukleotida pada asam nukleat dapat dilihat sebagai nukleosida monofosfat. Namun, pengertian nukleotida secara umum sebenarnya adalah nukleosida dengan sebuah atau lebih gugus fosfat.Sebagai contoh, molekul ATP (adenosin trifosfat) adalah nukleotida yang merupakan nukleosida dengan tiga gugus fosfat.

Jika gula pentosanya adalah ribosa seperti halnya pada RNA, maka nukleosidanya dapat berupa adenosin, guanosin, sitidin, dan uridin. Begitu pula, nukleotidanya akan ada empat macam, yaitu adenosin monofosfat, guanosin monofosfat, sitidin monofosfat, dan uridin monofosfat. Sementara itu, jika gula pentosanya adalah deoksiribosa seperti halnya pada DNA, maka (2’-deoksiribo)nukleosidanya terdiri atas deoksiadenosin, deoksiguanosin, deoksisitidin, dan deoksitimidin.

Peran penting RNA terletak pada fungsinya sebagai perantara antara DNA dan protein dalam proses ekspresi genetik karena ini berlaku untuk semua organisme hidup. Dalam peran ini, RNA diproduksi sebagai salinan kode urutan basa nitrogen DNA dalam proses transkripsi. Kode urutan basa ini tersusun dalam bentuk 'triplet', tiga urutan basa N, yang dikenal dengan nama kodon. Setiap kodon berelasi dengan satu asam amino (atau kode untuk berhenti), monomer yang menyusun protein.Lihat ekspresi genetic untuk keterangan lebih lanjut. Penelitian mutakhir atas fungsi RNA menunjukkan bukti yang mendukung atas teori 'dunia RNA', yang menyatakan bahwa pada awal proses evolusi, RNA merupakan bahan genetik universal sebelum organisme hidup memakai DNA.2.3 Mekanisme kerja Metabolisme Asam Nukleat

2.3 Sifat fisika dan kimia Asam Nukleat

‒        Stabilitas asam nukleat
Ketika kita melihat struktur tangga berpilin molekul DNA atau pun struktur sekunder RNA, sepintas akan nampak bahwa struktur tersebut menjadi stabil akibat adanya ikatan hidrogen di antara basa-basa yang berpasangan. Padahal, sebenarnya tidaklah demikian.Ikatan hidrogen di antara pasangan-pasangan basa hanya akan sama kuatnya dengan ikatan hidrogen antara basa dan molekul air apabila DNA berada dalam bentuk rantai tunggal. Jadi, ikatan hidrogen jelas tidak berpengaruh terhadap stabilitas struktur asam nukleat, tetapi sekedar menentukan spesifitas perpasangan basa.Penentu stabilitas struktur asam nukleat terletak pada interaksi penempatan (stacking interactions) antara pasangan-pasangan basa.Permukaan basa yang bersifat hidrofobik menyebabkan molekul-molekul air dikeluarkan dari sela-sela perpasangan basa sehingga perpasangan tersebut menjadi kuat.

‒        Pengaruh asam
Di dalam asam pekat dan suhu tinggi, misalnya HClO4 dengan suhu lebih dari 100ºC, asam nukleat akan mengalami hidrolisis sempurna menjadi komponen-komponennya. Namun, di dalam asam mineral yang lebih encer, hanya ikatan glikosidik antara gula dan basa purin saja yang putus sehingga asam nukleat dikatakan bersifat apurinik.

‒         Pengaruh alkali
Pengaruh alkali terhadap asam nukleat mengakibatkan terjadinya perubahan status tautomerik basa. Sebagai contoh, peningkatan pH akan menyebabkan perubahan struktur guanin dari bentuk keto menjadi bentuk enolat karena molekul tersebut kehilangan sebuah proton. Selanjutnya, perubahan ini akan menyebabkan terputusnya sejumlah ikatan hidrogen sehingga pada akhirnya rantai ganda DNA mengalami denaturasi. Hal yang sama terjadi pula pada RNA. Bahkan pada pH netral sekalipun, RNA jauh lebih rentan terhadap hidrolisis bila dibadingkan dengan DNA karena adanya gugus OH pada atom C nomor 2 di dalam gula ribosanya.

‒         Denaturasi kimia
Sejumlah bahan kimia diketahui dapat menyebabkan denaturasi asam nukleat pada pH netral. Contoh yang paling dikenal adalah urea (CO(NH2)2) dan formamid (COHNH2). Pada konsentrasi yang relatif tinggi, senyawa-senyawa tersebut dapat merusak ikatan hidrogen.Artinya, stabilitas struktur sekunder asam nukleat menjadi berkurang dan rantai ganda mengalami denaturasi.

‒         Viskositas
DNA kromosom dikatakan mempunyai nisbah aksial yang sangat tinggi karena diameternya hanya sekitar 2 nm, tetapi panjangnya dapat mencapai beberapa sentimeter.Dengan demikian, DNA tersebut berbentuk tipis memanjang. Selain itu, DNA merupakan molekul yang relatif kaku sehingga larutan DNA akan mempunyai viskositas yang tinggi. Karena sifatnya itulah molekul DNA menjadi sangat rentan terhadap fragmentasi fisik.Hal ini menimbulkan masalah tersendiri ketika kita hendak melakukan isolasi DNA yang utuh.

‒        Kerapatan apung
Analisis dan pemurnian DNA dapat dilakukan sesuai dengan kerapatan apung (bouyant densitynya). Di dalam larutan yang mengandung garam pekat dengan berat molekul tinggi, misalnya sesium klorid (CsCl) 8M, DNA mempunyai kerapatan yang sama dengan larutan tersebut, yakni sekitar 1,7 g/cm3. Jika larutan ini disentrifugasi dengan kecepatan yang sangat tinggi, maka garam CsCl yang pekat akan bermigrasi ke dasar tabung dengan membentuk gradien kerapatan. Begitu juga, sampel DNA akan bermigrasi menuju posisi gradien yang sesuai dengan kerapatannya. Teknik ini dikenal sebagai sentrifugasi seimbang dalam tingkat kerapatan (equilibrium density gradient centrifugation) atau sentrifugasi isopiknik.
Oleh karena dengan teknik sentrifugasi tersebut pelet RNA akan berada di dasar tabung dan protein akan mengapung, maka DNA dapat dimurnikan baik dari RNA maupun dari protein. Selain itu, teknik tersebut juga berguna untuk keperluan analisis DNA karena kerapatan apung DNA (ρ) merupakan fungsi linier bagi kandungan GC-nya. Dalam hal ini, ρ = 1,66 + 0,098% (G + C).

2.4  Proses Metabolisme Asam Nukleat

2.4.1 Degradasi Nukleotida

2.4.1.1 Proses

Asam nukleat dalam usus halus terjadi pemutusan ikatan fosfodiester oleh endonuklease (pankreas) oligonukleotida , dipecah lebih lanjut dengan fosfodiesterase (enzim exonuclease non spesifik) mononukleotida, dipecah lebih lanjut fosfomonoesterase dikenal sebagai nukleotidase menghasilkan nukleosida dan fosfat dengan nukleosida fosforilase menghasilkan basa dan ribose-1-fosfat

2.4.1.2 Uraian enzim yang berperan

2.4.1.2.1 Endonuklease

‒        Pengertian

Endonuklease adalah enzim yang memecah ikatan fosfodiester dalam rantai polinukleotida. Beberapa, seperti deoksiribonuklease saya, memotong DNA relatif nonspesifik (tanpa memperhatikan urutan), sementara banyak, biasanya disebut endonuklease restriksi atau enzim restriksi, membelah hanya pada urutan nukleotida yang sangat spesifik.

Enzim restriksi endonuklease adalah dari Eubacteria dan archaea yang mengakui urutan DNA tertentu. Urutan nukleotida diakui untuk pembelahan oleh enzim restriksi disebut situs pembatasan. Biasanya, situs pembatasan akan urutan palindromic sekitar 4-6 nukleotida panjang. Kebanyakan endonuklease restriksi membelah untai DNA tidak merata, meninggalkan melengkapi untai tunggal berakhir. Tujuan ini dapat berhubungan kembali melalui hibridisasi dan disebut "ujung lengket". Setelah dipasangkan, obligasi fosfodiester fragmen dapat bergabung dengan DNA ligase. Ada ratusan endonuklease restriksi dikenal, masing-masing menyerang situs pembatasan yang berbeda. Fragmen DNA dibelah oleh endonuklease yang sama dapat bergabung bersama-sama tanpa memandang asal-usul DNA. DNA tersebut disebut DNA rekombinan; DNA dibentuk oleh bergabung gen ke dalam endonuklease combinationsRestriction baru (enzim restriksi) dibagi menjadi tiga kategori, Tipe I, Tipe II, dan Type III, menurut mekanisme aksi mereka. Enzim ini sering digunakan dalam rekayasa genetika untuk membuat DNA rekombinan untuk pengenalan ke bakteri, tanaman, atau sel-sel hewan, serta dalam biologi sintetis

‒        Kategori

ada tiga kategori endonuklease restriksi yang relatif kontribusi pada pembelahan urutan tertentu. Jenis I dan III yang kompleks multisubunit besar yang mencakup baik endonuklease dan kegiatan methylase. Tipe I dapat membelah di situs acak dari sekitar 1.000 pasangan basa atau lebih dari urutan pengakuan dan memerlukan ATP sebagai sumber energi. Tipe II berperilaku sedikit berbeda dan pertama kali diisolasi oleh Hamilton Smith pada tahun 1970. Mereka adalah versi sederhana dari endonuklease dan tidak memerlukan ATP dalam proses degradasi mereka. Beberapa contoh tipe II endonuklease restriksi BamHI termasuk, EcoRI, EcoRV, dan Haelll. Tipe III, namun, memotong DNA pada sekitar 25 pasangan basa dari urutan pengakuan dan juga memerlukan ATP dalam proses

2.4.1.2.2 Fosfodieterase

‒        Pengertian

Fosfodiesterase (PDE) adalah enzim yang memecah ikatan fosfodiester. Biasanya, orang berbicara tentang phosphodiesterase mengacu fosfodiesterase nukleotida siklik, yang memiliki signifikansi klinis besar dan dijelaskan di bawah ini. Namun, ada banyak keluarga lain fosfodiesterase, termasuk fosfolipase C dan D, autotaxin, sphingomyelin phosphodiesterase, DNases, RNases, dan endonuklease restriksi (yang semua mematahkan tulang punggung fosfodiester DNA atau RNA), serta berbagai kurang baik ditandai fosfodiesterase molekul kecil.

Fosfodiesterase nukleotida siklik terdiri sekelompok enzim yang mendegradasi ikatan fosfodiester di kedua molekul pembawa pesan cAMP dan cGMP. Mereka mengatur lokalisasi, durasi, dan amplitudo siklik nukleotida sinyal dalam domain subselular. Oleh karena itu PDE adalah regulator penting dari transduksi sinyal dimediasi oleh molekul-molekul pembawa pesan kedua.

‒        Nomenklatur dan klasifikasi

PDE nomenklatur menandakan keluarga PDE dengan angka Arab, kemudian huruf kapital menunjukkan gen dalam keluarga, dan angka Arab kedua dan terakhir kemudian menunjukkan varian sambatan berasal dari sebuah gen tunggal (misalnya, PDE1C3: keluarga 1, gen C , splicing varian 3)

Superfamili dari PDE enzim diklasifikasikan menjadi 12 keluarga, yaitu PDE1-PDE12, pada mamalia. Klasifikasi ini didasarkan pada:
PDE substrat kekhususan oleh keluarga enzim. Kedua berarti menghidrolisis baik cAMP dan cGMP.

PDE berbeda dari keluarga yang sama secara fungsional terkait meskipun fakta bahwa sekuens asam amino mereka dapat menunjukkan perbedaan yang cukup besar. [7] PDE memiliki kekhususan substrat yang berbeda. Beberapa hidrolase cAMP-selektif (PDE4, 7 dan 8); lain cGMP-selektif (PDE5, 6, dan 9). Lainnya dapat menghidrolisis baik cAMP dan cGMP (PDE1, 2, 3, 10, dan 11). PDE3 kadang-kadang disebut sebagai cGMP-dihambat phosphodiesterase. Meskipun PDE2 dapat menghidrolisis kedua nukleotida siklik, pengikatan cGMP ke domain GAF-B peraturan akan meningkatkan cAMP afinitas dan hidrolisis yang merugikan cGMP. Mekanisme ini, serta yang lain, memungkinkan untuk cross-peraturan cAMP dan cGMP jalur. PDE12 memotong cAMP dan oligoadenylates.

‒        Signifikansi klinis

Enzim phosphodiesterase sering target untuk penghambatan farmakologi karena distribusi mereka yang unik jaringan, sifat struktural, dan sifat fungsional.

Inhibitor PDE dapat memperpanjang atau meningkatkan efek proses fisiologis dimediasi oleh cAMP atau cGMP oleh penghambatan degradasi mereka dengan PDE.

Sildenafil (Viagra) adalah inhibitor cGMP-spesifik phosphodiesterase tipe 5, yang meningkatkan efek vasodilatasi dari cGMP dalam corpus cavernosum dan digunakan untuk mengobati disfungsi ereksi. Sildenafil juga saat ini sedang diselidiki untuk efek myo dan kardioprotektif, dengan minat khusus yang diberikan kepada nilai terapeutik senyawa dalam pengobatan distrofi otot Duchenne dan benign prostatic hyperplasia.

Inhibitor PDE telah diidentifikasi sebagai terapi potensial baru di daerah seperti hipertensi paru arteri, penyakit jantung koroner, demensia, depresi, asma, PPOK, infeksi protozoa (termasuk malaria) dan skizofrenia.

2.4.1.2.3 Nukleotidase

‒        Pengertian

Sebuah nucleotidase adalah enzim hidrolitik yang mengkatalisis hidrolisis nukleotida menjadi nukleosida dan fosfat. Misalnya, mengubah adenosine monophosphate ke adenosin, dan guanosin monofosfat untuk guanosin. Nucleotidases memiliki fungsi penting dalam pencernaan dalam bahwa mereka memecah asam nukleat dikonsumsi. Mereka dapat dibagi menjadi dua kategori, berdasarkan akhir yang dihidrolisis:

 EC 3.1.3.5: 5'-nucleotidase - NT5C, NT5C1A, NT5C1B, NT5C2, NT5C3

EC 3.1.3.6: 3'-nucleotidase - NT3

5'-Nucleotidases membelah off fosfat dari ujung 5 'dari bagian gula. Mereka dapat diklasifikasikan ke dalam berbagai jenis tergantung pada preferensi substrat dan lokalisasi subselular. Membran-terikat 5'-nucleotidases menampilkan kekhususan terhadap monophosphates adenosin dan terlibat terutama dalam penyelamatan nukleotida preformed dan sinyal kaskade transduksi melibatkan reseptor purinergic. Larut 5'-nucleotidases semua diketahui milik superfamili dehalogenase haloacid enzim, yang merupakan dua protein domain ditandai dengan Rossman dimodifikasi lipat sebagai inti dan topi variabel atau tudung. Bentuk larut lanjut disubklasifikasikan didasarkan pada kriteria yang disebutkan di atas. MDN dan CDN yang nucleotidases 5'-3'-pirimidin mitokondria dan sitosol. CN-I adalah nucleotidase sitosol (CN) ditandai dengan afinitas ke arah AMP sebagai substrat nya. CN-II diidentifikasi oleh afinitas ke arah baik IMP atau GMP atau keduanya. CN-III adalah pirimidin 5'-nucleotidase. 5'-Nucleotidases terlibat dalam fungsi beragam seperti komunikasi sel-sel, perbaikan asam nukleat, purin penyelamatan jalur untuk sintesis nukleotida, transduksi sinyal, transportasi membran, dll

2.4.1.2.4 Nukleotida Fosforilase

‒        Pengertian

Purin fosforilase nukleosida adalah enzim yang terlibat dalam metabolisme purin. PNP memetabolisme inosin ke hipoksantin dan guanosin menjadi guanin, dalam setiap kasus menciptakan ribosa fosfat. Catatan: adenosin pertama dimetabolisme untuk inosin melalui deaminase enzim adenosine.

Fosforilase nukleosida adalah enzim yang memotong sebuah nucleoside oleh fosforilasi ribosa untuk menghasilkan nucleobase dan ribosa 1 fosfat. Ini adalah salah satu enzim dari jalur nukleotida penyelamatan. Jalur ini memungkinkan sel untuk menghasilkan monophosphates nukleotida ketika de novo sintesis jalur telah terganggu atau tidak ada (seperti halnya di otak). Seringkali de novo jalur terganggu sebagai akibat dari obat kemoterapi seperti methotrexate atau aminopterin.

Semua enzim penyelamatan jalur memerlukan donor fosfat energi tinggi seperti ATP atau PRPP.

‒        Signifikansi klinis

PNPase, bersama-sama dengan deaminase adenosin (ADA), melayani peran kunci dalam purin katabolisme, disebut sebagai jalur penyelamatan. Mutasi ADA menyebabkan akumulasi (d) ATP, yang menghambat ribonucleotide reduktase, yang mengarah ke kekurangan dalam (d) CTPs dan (d) TTPs, yang, pada gilirannya, menginduksi apoptosis pada T-limfosit dan B-limfosit, terkemuka untuk immunodeficiency gabungan yang parah (SCID). [rujukan?]

Pasien PNP-kekurangan akan memiliki masalah immunodeficiency. Ini mempengaruhi hanya T-sel; -Sel B tidak terpengaruh oleh kekurangan.

2.4.2 Biosintesis Nukleotida (De Novo Synthesis)

2.4.2.1 Proses

Purin disintesis menggunakan Ribosa 5-fosfat sebagai substrat awal (step by step), kemudian pembentukan PRPP (fosforibosil difosfat) dimana R-5-P sebagai donor aktif, lalu pembentukan IMP (inosin monofosfat), dan akhirnya pembentukan AMP dan GMP dari IMP

2.4.2.2 Uraian enzim yang berperan

2.4.2.2.1 Ribosa 5 Fosfat

‒        Pengertian

Ribosa 5-fosfat adalah baik produk dan perantara dari jalur fosfat pentosa. Langkah terakhir dari reaksi oksidatif dalam jalur fosfat pentosa adalah produksi ribulosa 5-fosfat. Tergantung pada negara tubuh, ribulosa 5-fosfat reversibel dapat isomerize untuk ribosa 5-fosfat. Ribulosa 5-fosfat alternatif dapat menjalani serangkaian isomerizations serta transaldolations dan transketolations yang menghasilkan produksi fosfat pentosa lainnya serta fruktosa 6-fosfat dan gliseraldehida 3-fosfat (baik perantara dalam glikolisis).

Difosfokinase enzim ribosa-fosfat mengkonversi ribosa-5-fosfat menjadi phosphoribosyl pirofosfat.

2.4.2.2.2 Aminotransferase

‒        Pengertian

Dalam biokimia, sebuah transaminase atau aminotransferase adalah enzim yang mengkatalisis tipe reaksi antara asam amino dan asam α-keto. Mereka adalah penting dalam sintesis asam amino, yang membentuk protein. Dalam pengobatan, mereka adalah indikator penting dari kerusakan hati.

Asam amino mengandung amina (NH2) kelompok. Suatu asam keto berisi keto (= O) kelompok. Dalam transaminasi, kelompok NH2 pada satu molekul dipertukarkan dengan = O kelompok pada molekul lain. Asam amino menjadi asam keto sebuah, dan asam keto menjadi asam amino.

Beberapa kegiatan transaminasi ribosom telah ditemukan dikatalisis oleh yang disebut ribozim (RNA enzim). Contoh menjadi ribozim martil, ribozim VS dan ribozyme hairpin.

Enzim transaminase yang penting dalam produksi berbagai asam amino, dan mengukur konsentrasi berbagai transaminase dalam darah adalah penting dalam banyak penyakit mendiagnosa dan pelacakan. Transaminase memerlukan koenzim piridoksal-fosfat, yang diubah menjadi pyridoxamine di tahap pertama reaksi, ketika asam amino diubah menjadi asam keto. Enzim-terikat pyridoxamine pada gilirannya bereaksi dengan piruvat, oksaloasetat, atau alpha-ketoglutarat, memberikan alanin, asam aspartat, asam glutamat atau masing-masing. Banyak reaksi transaminasi terjadi pada jaringan, dikatalisis oleh transaminase khusus untuk amino / keto pasangan asam tertentu. Reaksi yang mudah reversibel, arah yang ditentukan oleh yang reaktan yang berlebihan. Enzim spesifik nama dari salah satu pasangan reaktan, misalnya; reaksi antara asam glutamat dan asam piruvat untuk membuat asam ketoglutarat alpha dan alanin disebut glutamat-piruvat transaminase atau GPT untuk pendek.

Kegiatan jaringan transaminase dapat diselidiki dengan menginkubasi homogenat dengan berbagai pasang amino / asam keto. Transaminasi ditunjukkan jika asam amino baru yang sesuai dan asam keto terbentuk, seperti diungkapkan oleh kromatografi kertas. Reversibilitas ditunjukkan dengan menggunakan keto / amino acid pasangan yang saling melengkapi sebagai awal reaktan. Setelah kromatogram telah diambil dari pelarut kromatogram kemudian diobati dengan ninhidrin untuk menemukan tempat.

Kehadiran transaminase tinggi dapat menjadi indikator kerusakan hati. Dua enzim transaminase penting adalah transaminase aspartat (AST), juga dikenal sebagai serum transaminase oksaloasetat glutamat (SGOT); dan alanin transaminase (ALT), juga disebut SGPT (ALAT) atau serum glutamat-piruvat transaminase (SGPT). Penemuan ini dibuat oleh Fernando De Ritis, Mario Coltorti dan Giuseppe Giusti pada tahun 1955 di University of Naples

2.4.3 Biosintesis Nukleotida (Salvage Pathways)

2.4.3.1 Proses

Sebuah jalur penyelamatan adalah jalur di mana nukleotida (purin dan pirimidin) disintesis dari intermediet dalam jalur degradatif untuk nukleotida.

Jalur penyelamatan digunakan untuk memulihkan basis dan nukleosida yang terbentuk selama degradasi RNA dan DNA. Hal ini penting dalam beberapa organ karena beberapa jaringan tidak dapat menjalani de novo sintesis.

Basa dan nukleosida yang diselamatkan kemudian dapat diubah kembali menjadi nukleotida.

Uridine fosforilase atau pirimidin-nucleoside fosforilase menambahkan ribosa 1-fosfat ke dasar urasil gratis, membentuk uridin. Kinase uridin (kinase alias uridin-cytidine) maka dapat memfosforilasi nucleoside ini ke monofosfat uridin (UMP). UMP / CMP kinase (EC 2.7.4.14) dapat memfosforilasi UMP ke difosfat uridin, yang nucleoside difosfat kinase dapat memfosforilasi ke trifosfat uridin.

Timidin fosforilase atau pirimidin-nucleoside fosforilase menambahkan 2-deoksi-alpha-D-ribosa 1-fosfat untuk timin, membentuk timidin. Timidin kinase kemudian dapat memfosforilasi senyawa ini ke timidin monofosfat (TMP). Timidilat kinase dapat memfosforilasi TMP menjadi timidin difosfat, yang nucleoside difosfat kinase dapat memfosforilasi ke timidin trifosfat.

Nukleosida cytidine dan deoxycytidine dapat diselamatkan sepanjang jalur urasil oleh cytidine deaminase, yang mengubah mereka untuk uridin dan deoxyuridine, masing-masing. Atau, uridin-cytidine kinase dapat memfosforilasi mereka ke cytidine monofosfat (CMP) atau deoxycytidine monofosfat (dCMP). UMP / CMP kinase dapat memfosforilasi (d) CMP ke cytidine difosfat atau deoxycytidine difosfat, yang nucleoside difosfat kinase dapat memfosforilasi ke cytidine trifosfat atau deoxycytidine trifosfat.

Fosforibosiltransferase menambahkan diaktifkan ribosa-5-fosfat (phosphoribosyl pirofosfat, PRPP) ke pangkalan, menciptakan monophosphates nukleotida. Ada dua jenis fosforibosiltransferase: fosforibosiltransferase adenin (aprt) dan hipoksantin-guanin fosforibosiltransferase (HGPRT). Ini adalah enzim penting dalam metabolisme Purin jalur. Hal ini juga terlibat dalam sindrom Lesch-Nyhan terkait dengan kekurangan HGPRT.

2.4.3.2 Uraian enzim yang berperan

2.4.3.2.1 Hypoxanthine-guanine phosphoribosyl transferase

‒        Pengertian

Hipoksantin-guanin fosforibosiltransferase (HPRT) adalah enzim dikodekan pada manusia dengan gen HPRT1.
HPRT adalah transferase yang mengkatalisis konversi hipoksantin untuk monofosfat inosin dan guanin untuk guanosin monofosfat. Reaksi ini transfer kelompok 5-phosphoribosyl dari 5-phosphoribosyl 1-pirofosfat (PRPP) ke purin tersebut. HGPRT memainkan peran sentral dalam generasi nukleotida purin melalui jalur purin penyelamatan.

2.4.4 Sintesis Pirimidin (De novo synthesis)

2.4.4.1 Proses

Sebagian besar enzim terletak pada sitosol, tetapi beberapa enzim ada di mitokondria. Carbamoyl phosphate synthetase (CPS) II, pertama-tama disintesis cincin pirimidin, kemudian menggabungkan dengan PRPP. Sintesis UMP, kemudian UMP digunakan untuk sintesis nukleotida pirimidin lainnya

2.4.4.2 Uraian enzim yang berperan

2.4.4.2.1 Carbamoyl Phosphate Synthetase

‒        Pengertian

Sintetase karbamoil fosfat mengkatalisis sintesis ATP-dependent dari karbamoil fosfat dari glutamin (EC 6.3.5.5) atau amonia (EC 6.3.4.16) dan enzim bicarbonate.This mengkatalisis reaksi ATP dan bikarbonat untuk menghasilkan karbamoil fosfat dan ADP. Karboksi fosfat bereaksi dengan amonia untuk memberikan karbamat. Pada gilirannya, karbamat bereaksi dengan ATP kedua untuk memberikan karbamoil fosfat ditambah ADP.
Ini merupakan langkah pertama dalam berkomitmen pirimidin dan arginin biosintesis di prokariota dan eukariota, dan dalam siklus urea di sebagian besar vertebrata darat. Kebanyakan prokariota membawa satu bentuk Kasus yang berpartisipasi di kedua arginin dan biosintesis pirimidin, namun bakteri tertentu dapat memiliki bentuk yang terpisah.
Ada tiga bentuk yang berbeda yang melayani fungsi yang sangat berbeda:

·         sintetase karbamoil fosfat I (mitokondria, siklus urea)

·         karbamoil fosfat sintetase II (sitosol, metabolisme pirimidin).

·         Karbamoilfosfat sintetase III (ditemukan pada ikan)

‒        Mekanisme

Synthase karbamoil fosfat memiliki tiga langkah utama dalam mekanisme dan, pada dasarnya, tidak dapat diubah. Ion bikarbonat terfosforilasi dengan ATP untuk membuat karboksil fosfat. The karboksil fosfat kemudian bereaksi dengan amonia membentuk asam karbamat, melepaskan fosfat anorganik. Sebuah molekul kedua ATP kemudian memfosforilasi asam karbamat, menciptakan karbamoilfosfat.
Aktivitas enzim yang dikenal dihambat oleh Tris dan HEPES buffer.

‒        Struktur

Synthase karbamoil fosfat (CPSase) adalah enzim heterodimeric terdiri dari kecil dan subunit besar (dengan pengecualian CPSase III, yang terdiri dari polipeptida tunggal yang mungkin muncul dari fusi gen dari glutaminase dan sintetase domain). CPSase memiliki tiga situs aktif, satu di subunit kecil dan dua di subunit besar. Subunit kecil berisi situs mengikat glutamin dan mengkatalisis hidrolisis glutamin untuk glutamat dan amonia, yang pada gilirannya digunakan oleh rantai besar untuk mensintesis karbamoilfosfat. Subunit kecil memiliki struktur 3-layer beta / beta / alpha, dan dianggap ponsel di sebagian besar protein yang membawanya. Domain C-terminal dari subunit kecil CPSase memiliki aktivitas amidotransferase glutamin. Subunit besar memiliki dua domain fosfat karboksi homolog, yang keduanya memiliki situs ATP-mengikat; Namun, domain karboksi fosfat N-terminal mengkatalisis fosforilasi karbonat, sedangkan domain C-terminal mengkatalisis fosforilasi karbamat menengah. Domain fosfat karboksi ditemukan digandakan dalam subunit besar CPSase juga hadir sebagai satu salinan dalam enzim tergantung biotin karboksilase asetil-CoA (ACC), propionil-CoA karboksilase (PCCase), karboksilase piruvat (PC) dan urea karboksilase.
Subunit besar di CPSase bakteri memiliki empat domain struktural: domain karboksi fosfat 1, domain oligomerisation, domain karbamoilfosfat 2 dan domain alosterik. Heterodimer CPSase dari Escherichia coli mengandung dua terowongan molekul: sebuah terowongan amonia dan terowongan karbamat. Ini terowongan antar-domain menghubungkan tiga situs aktif yang berbeda, dan berfungsi sebagai saluran untuk pengangkutan intermediet reaksi yang tidak stabil (amonia dan karbamat) antara berturut situs.Hotel aktif mekanisme katalitik CPSase melibatkan difusi karbamat melalui interior enzim dari tempat sintesis dalam domain N-terminal dari subunit besar ke situs fosforilasi dalam domain C-terminal.

 

2.4.4.2.2 Aspartame Transcarbomoylase.

‒        Pengertian

Aspartat karbamoiltransferase (juga dikenal sebagai aspartat transcarbamoylase atau ATCase) mengkatalisis langkah pertama dalam biosintesis pirimidin jalur (EC 2.1.3.2).


ATCase tidak mengikuti Michaelis-Menten kinetika, tetapi terletak di antara aktivitas rendah, afinitas rendah "tegang" atau T dan negara-negara tinggi-aktivitas, afinitas tinggi "santai" atau R. Pengikatan substrat ke katalitik hasil subunit dalam pergeseran kesetimbangan ke arah negara R, sedangkan pengikatan CTP dengan peraturan hasil subunit dalam pergeseran kesetimbangan ke arah negara T. Pengikatan ATP ke peraturan hasil subunit dalam pergeseran kesetimbangan ke arah negara R.

‒        Reaksi

ATCase adalah enzim yang sangat diatur bahwa mengkatalisis langkah pertama dalam berkomitmen biosintesis pirimidin, kondensasi l-aspartat dan karbamoilfosfat untuk membentuk N-karbamoil-L-aspartat dan fosfat anorganik. ATCase mengontrol laju biosintesis pirimidin dengan mengubah kecepatan katalitik dalam menanggapi tingkat seluler dari kedua pirimidin dan purin. Akhir-produk dari jalur pirimidin, CTP, menurun kecepatan katalitik, sedangkan ATP, akhir-produk dari purin jalur paralel, meningkatkan kecepatan katalitik.

‒        Pusat katalisis

Situs katalitik dari ATCase terletak pada antarmuka antara dua rantai katalitik tetangga di trimer yang sama dan menggabungkan asam amino rantai samping dari kedua subunit ini. Insight ke modus pengikatan substrat ke pusat katalitik ATCase pertama kali dimungkinkan oleh pengikatan analog bisubstrate, N- (phosphonacetyl) -L-aspartat (PALA). Senyawa ini merupakan penghambat kuat ATCase dan memiliki struktur yang dianggap sangat dekat dengan yang ada pada keadaan transisi dari substrat. Selain itu, struktur kristal dari ATCase terikat karbamoilfosfat dan suksinat telah diperoleh. [Studi-studi ini, selain investigasi menggunakan mutagenesis situs-diarahkan dari asam amino tertentu, telah mengidentifikasi beberapa residu yang sangat penting untuk katalisis, seperti Ser52, Thr53, Arg54, Thr55, Arg105, His134, Gln137, Arg167, Arg229, Glu231, dan Ser80 dan Lys84 dari rantai katalitik yang berdekatan. Situs aktif adalah saku yang sangat bermuatan positif. Salah satu sisi-rantai yang paling penting adalah dari Arg54, yang berinteraksi dengan oksigen terminal dan oksigen anhidrida dari karbamoilfosfat, menstabilkan muatan negatif dari gugus fosfat meninggalkan. Arg105, His134, dan Thr55 membantu meningkatkan electrophilicity dari karbon karbonil dengan berinteraksi dengan oksigen karbonil. Secara umum, peningkatan laju ATCase dicapai dengan orientasi dan stabilisasi substrat, intermediet, dan produk bukan oleh keterlibatan langsung dari residu asam amino dalam mekanisme katalitik.

2.4.4.2.3 Dihydroorotase

‒        Pengertian

Dihydroorotase (EC 3.5.2.3, dehydrase carbamoylaspartic, hidrolase dihydroorotate) adalah enzim yang mengubah karbamoil asam aspartat menjadi asam 4,5-dihydroorotic dalam biosintesis pyrimidines.It membentuk enzim multifungsi dengan sintetase karbamoil fosfat dan aspartat transcarboymalase.

2.4.4.2.4 Dihydroorotate dehydrogenase

‒        Pengertian

Dehidrogenase Dihydroorotate (DHODH) adalah enzim yang pada manusia dikodekan oleh gen pada kromosom DHODH 16. protein yang dikode oleh gen ini mengkatalisis langkah enzimatik keempat, oksidasi ubiquinone-dimediasi dihydroorotate untuk memutar, di de novo biosintesis pirimidin. Protein ini adalah protein mitokondria yang terletak pada permukaan luar dari inner membran mitokondria (IMM) Inhibitor enzim ini digunakan untuk mengobati penyakit autoimun seperti rheumatoid arthritis.

‒        Mekanisme

Sebagai enzim yang terkait dengan rantai transpor elektron, DHODH bisa menghubungkan bioenergetika mitokondria, proliferasi sel, produksi ROS, dan apoptosis pada jenis sel tertentu. DHODH deplesi juga mengakibatkan peningkatan produksi ROS, penurunan potensial membran dan keterbelakangan pertumbuhan sel. Juga, karena perannya dalam sintesis DNA, penghambatan DHODH dapat menyediakan sarana untuk mengatur perpanjangan transkripsi.

Obat-obatan imunomodulator teriflunomide dan leflunomide telah terbukti menghambat DHODH. Manusia DHODH memiliki dua domain: domain alpha / beta-barel berisi situs aktif dan domain alpha-heliks yang membentuk pembukaan terowongan yang mengarah ke situs aktif. Leflunomide telah ditunjukkan untuk mengikat di dalam terowongan ini. Leflunomide sedang digunakan untuk pengobatan rheumatoid arthritis dan psoriasis, serta multiple sclerosis. Efek imunosupresif yang telah dikaitkan dengan menipisnya pasokan pirimidin untuk sel T atau interferon yang lebih kompleks atau jalur interleukin-dimediasi, tapi tetap membutuhkan penelitian lebih lanjut.

Selain itu, DHODH mungkin memainkan peran dalam retinoid N- (4-hidroksifenil) retinamide (4HPR) penekanan kanker -dimediasi. Penghambatan aktivitas DHODH dengan teriflunomide atau ekspresi dengan interferensi RNA mengakibatkan berkurangnya generasi ROS di, dan dengan demikian apoptosis, mengubah kulit dan prostat sel epitel.

Mutasi pada gen ini telah terbukti menyebabkan sindrom Miller, juga dikenal sebagai sindrom Genee-Wiedemann, sindrom Wildervanck-Smith atau posting aksial dystosis acrofacial (POADS)

2.4.4.2.5 Orotate phosphoribosyl transferase

‒        Pengertian

fosforibosiltransferase orotate dan orotidine-5'-dekarboksilase adalah enzim (EC 4.1.1.23) yang mengkatalisis pembentukan monofosfat uridin (UMP), molekul-energi membawa dalam banyak jalur biosintesis penting. Pada manusia, gen yang mengkode enzim ini terletak pada lengan panjang kromosom 3 (3q13).

‒        Struktur dan fungsi

Enzim bifunctional ini memiliki dua domain utama, fosforibosiltransferase orotate (OPRTase, EC 2.4.2.10) subunit dan dekarboksilase orotidine-5'-fosfat (ODCase, EC 4.1.1.23) subunit. Kedua situs mengkatalisis dua langkah terakhir dari de novo uridin monofosfat (UMP) biosintesis jalur. Setelah penambahan ribosa-P untuk orotate oleh OPRTase untuk membentuk orotidine-5'-monofosfat (OMP), OMP dekarboksilasi membentuk uridin monofosfat oleh ODCase. Dalam mikroorganisme, dua domain adalah protein yang terpisah, tetapi, pada eukariota multiseluler, dua situs katalitik disajikan pada protein tunggal, uridin monofosfat sintetase.

Umps ada dalam berbagai bentuk, tergantung pada kondisi eksternal. In vitro, umps monomer, dengan sedimentasi koefisien S20, w dari 3,6 akan menjadi dimer, S20, w = 5.1 setelah penambahan anion seperti fosfat. Di hadapan OMP, produk dari OPRTase, perubahan dimer ke bentuk yang lebih cepat-sedimenting S20, w 5.6. Bentuk-bentuk konformasi terpisah menampilkan kegiatan enzimatik yang berbeda, dengan monomer UMP synthase menampilkan aktivitas dekarboksilase rendah, dan hanya dimer 5.6 S menunjukkan aktivitas dekarboksilase penuh.

Hal ini diyakini bahwa dua situs katalitik terpisah menyatu menjadi protein tunggal untuk menstabilkan bentuk monomer nya. Serikat kovalen di umps menstabilkan domain yang mengandung pusat katalitik masing, meningkatkan aktivitasnya di organisme multisel mana konsentrasi cenderung 1/10 dari rekan-rekan yang terpisah di prokariota. Mikroorganisme lain dengan enzim dipisahkan harus mempertahankan konsentrasi yang lebih tinggi untuk menjaga enzim dalam bentuk dimer lebih aktif mereka.

2.4.4.2.6 Orotidine 5'-phosphate decarboxylase

‒        Pengertian

Orotidine dekarboksilase 5'-phosphate (OMP dekarboksilase) atau dekarboksilase orotidylate adalah enzim yang terlibat dalam biosintesis pirimidin. Ini mengkatalisis dekarboksilasi dari monofosfat orotidine (OMP) untuk membentuk uridin monofosfat (UMP). Fungsi enzim ini sangat penting untuk biosintesis de novo dari nukleotida pirimidin uridin trifosfat, cytidine trifosfat, dan timidin trifosfat. OMP dekarboksilase telah menjadi target sering untuk penyelidikan ilmiah karena menunjukkan efisiensi katalitik ekstrim dan kegunaannya sebagai penanda seleksi untuk engineering ragi ketegangan.

‒        Katalisis

OMP dekarboksilase yang dikenal sebagai katalis luar biasa efisien yang mampu mempercepat laju reaksi dikatalisis dengan faktor 1017. Untuk menempatkan ini dalam perspektif, reaksi yang akan mengambil 78 juta tahun tanpa adanya enzim dibutuhkan 18 milidetik ketika enzim dikatalisis .Ini efisiensi enzimatik ekstrim sangat menarik karena OMP dekarboksilase tidak menggunakan kofaktor dan tidak mengandung logam atau situs kelompok prostetik. Katalisis bergantung pada segelintir residu asam amino bermuatan diposisikan dalam situs aktif enzim.
Gambar mewakili struktur situs aktif dari OMP dekarboksilase ketika terikat pada inhibitor BMP. Perhatikan Lys dan Asp residu sekitar 6-hidroksil substrat. (Gambar diambil dari PyMOL penampil snapshot dari struktur kristal 1LOR) [
Mekanisme yang tepat yang OMP dekarboksilase mengkatalisis reaksi yang telah menjadi subjek penyelidikan ilmiah yang ketat. Kekuatan pendorong untuk hilangnya karboksil terkait dengan C6 dari cincin pirimidin berasal dari dekat sebuah gugus karboksil residu aspartat di situs aktif enzim, yang mendestabilkan tanah negara relatif terhadap keadaan transisi reaksi uncatalyzed. Ada beberapa hipotesis tentang apa yang membentuk keadaan transisi dibutuhkan sebelum protonasi karbon C6 terjadi untuk menghasilkan produk akhir. Banyak penelitian menyelidiki pengikatan inhibitor ampuh OMP dekarboksilase, 6-hidroksi monofosfat uridin (BMP, turunan asam barbiturat), dalam situs aktif, untuk mengidentifikasi residu asam amino esensial yang terlibat langsung dengan stabilisasi keadaan transisi. (Lihat gambar enzim terikat BMP) Beberapa mekanisme enzimatik dekarboksilasi dari OMP telah diusulkan, termasuk protonasi di O2 untuk membentuk spesies zwitterionic sebagai perantara, anion stabilisasi O4, atau serangan nukleofilik pada C5. Konsensus saat ini menunjukkan bahwa mekanisme hasil melalui Karbanion stabil di C6 setelah kehilangan karbon dioksida. Mekanisme ini disarankan dari penelitian menyelidiki efek isotop kinetik dalam hubungannya dengan penghambatan kompetitif dan situs aktif mutagenesis. Dalam mekanisme ini spesies Karbanion berumur pendek distabilkan oleh residu lisin terdekat, sebelum dipadamkan oleh proton

2.4.5 Sintesis Citosis Trifosfat

2.4.5.1 Proses

CTP sintetase mengkatalisis langkah berkomitmen terakhir di pirimidin nukleotida biosintesis:

ATP + UTP + glutamin → ADP + Pi + CTP + glutamat

Ini adalah enzim tingkat-membatasi untuk sintesis nukleotida sitosin dari kedua de novo dan uridin penyelamatan jalur.

Reaksi hasil oleh fosforilasi ATP-dependent dari UTP pada atom 4-oksigen, membuat 4-karbon elektrofilik dan rentan terhadap reaksi dengan amonia. Sumber dari kelompok amino di CTP adalah glutamin, yang dihidrolisis dalam domain glutamin amidotransferase untuk menghasilkan amonia. Ini kemudian disalurkan melalui interior enzim ke domain sintetase. Di sini, amonia bereaksi dengan menengah 4-fosforil UTP.

2.4.5.2 Uraian enzim yang berperan

2.4.5.2.1 Citosis trifosfat sintase

CTP synthase diatur secara tepat dengan konsentrasi intraseluler dari CTP dan UTP, dan kedua hCTPS1 dan hCTPS2 telah terlihat menjadi maksimal aktif pada konsentrasi fisiologis ATP, GTP, dan glutamin.
Aktivitas manusia CTPS1 isozim telah terbukti dihambat oleh fosforilasi. [12] Salah satu contoh utama dari hal ini adalah fosforilasi dari Ser-571 residu oleh glikogen sintase kinase 3 (GSK3) dalam menanggapi kondisi serum rendah. Selain itu, Ser 568 telah dilihat dapat terfosforilasi oleh kasein kinase 1, menghambat aktivitas CTP synthase.
CTP juga tunduk pada berbagai bentuk regulasi alosterik. GTP bertindak sebagai aktivator alosterik yang sangat mendorong hidrolisis glutamin, tetapi juga menghambat pembentukan CTP tergantung glutamin pada konsentrasi tinggi. Ini bertindak untuk menyeimbangkan jumlah relatif purin dan pirimidin nukleotida. CTP produk reaksi juga berfungsi sebagai inhibitor alosterik. Situs pengikatan trifosfat tumpang tindih dengan yang dari UTP, tetapi bagian dari nukleosida CTP mengikat dalam saku alternatif berlawanan situs mengikat untuk UTP.
Glutamin analog DON juga telah terlihat untuk bertindak sebagai inhibitor ireversibel, dan telah digunakan sebagai agen anti-kanker.

2.4.6 Sintesis Pirimidin (Salvage Pathways)

2.4.6.1 Proses

Sebagaimana seringkali dijumpai pada sistem heterosiklik induk, sintesis pirimidina tidak begitu lazim dan biasanya dilakukan dengan menghilangan gugus fungsi dari derivatif. Sintesis primer dalam jumlah besar melibatkan formamida telah dilaporkan.

Sebagai suatu kelas, pirimidina biasanya disintesis melalui “Principal Synthesis” melibatkan siklisasi senyawa beta-dikarbonil dengan senyawa N-C-N. Reaksi sebelumnya dengan amidina menghasilkan substitusi pirimidina pada posisi 2, biasanya dengan urea menghasilkan 2-pirimidion, dan dengan guanidina menghasilkan 2-aminopirimidina.

2.4.6.2 Uraian enzim yang berperan

2.4.6.2.1 Uridin cytidine kinase

Dalam enzim, suatu kinase uridin (EC 2.7.1.48) adalah enzim yang mengkatalisis reaksi kimia

ATP + uridin \ rightleftharpoons ADP + UMP

Dengan demikian, dua substrat enzim ini adalah ATP dan uridin, sedangkan dua produknya adalah ADP dan UMP.

Enzim ini milik keluarga dari transferase, khususnya yang mentransfer kelompok yang mengandung fosfor (phosphotransferases) dengan kelompok alkohol sebagai akseptor. Nama sistematis kelas enzim ini adalah ATP: uridin 5'-phosphotransferase. Nama lain yang umum digunakan termasuk pirimidin ribonukleosida kinase, uridin-cytidine kinase, kinase uridin (fosforilasi), dan uridin fosfokinase. Enzim ini berpartisipasi dalam metabolisme pirimidin.

2.4.6.2.2 Thymidine kinase

‒        Pengertian

Timidin kinase adalah enzim, suatu phosphotransferase (kinase a): kinase 2'-deoksitimidin, ATP-timidin 5'-phosphotransferase, EC 2.7.1.21. Hal ini dapat ditemukan dalam sel-sel hidup yang paling. Hal ini hadir dalam dua bentuk dalam sel mamalia, TK1 dan TK2. Virus tertentu juga memiliki informasi genetik untuk ekspresi kinase virus timidin.

Timidin kinase mengkatalisis reaksi:

    THD + ATP → TMP + ADP

mana Thd adalah deoksitimidin, ATP adalah adenosin 5'-trifosfat, TMP adalah deoksitimidin 5'-fosfat dan ADP adalah adenosin 5'-difosfat.

Kinase timidin memiliki fungsi penting dalam sintesis DNA dan dengan demikian dalam pembelahan sel, karena mereka adalah bagian dari rantai reaksi yang unik untuk memperkenalkan deoksitimidin ke dalam DNA. Deoksitimidin hadir dalam cairan tubuh sebagai akibat dari degradasi DNA dari makanan dan dari sel-sel mati. Timidin kinase diperlukan untuk tindakan banyak obat antivirus. Hal ini digunakan untuk memilih jalur sel hibridoma dalam produksi antibodi monoklonal. Dalam kimia klinis digunakan sebagai penanda proliferasi dalam diagnosis, pengobatan dan pengendalian tindak lanjut dari penyakit ganas, terutama keganasan hematologi.

‒        Klasifikasi

Dua kelas yang berbeda dari kinase timidin telah diidentifikasi dan termasuk dalam keluarga super:

‒        satu kelompok keluarga bersama-sama timidin kinase dari virus herpes serta kinase timidilat seluler

‒        kelompok keluarga kedua TK dari berbagai sumber yang meliputi, vertebrata, bakteri, T4 Bacteriophage , poxvirus, babi Afrika demam virus (ASFV) dan Ikan lymphocystis virus penyakit (FMDV).  Protein kapsid utama virus warni serangga juga milik keluarga ini.
Pola Prosite hanya mengakui jenis seluler kinase timidin.

2.4.6.2.3 Deoxycytidine kinase

‒        Pengertian

Deoxycytidine kinase (DCK) diperlukan untuk fosforilasi beberapa deoxyribonucleosides dan analog nukleosida mereka. Kekurangan dari DCK dikaitkan dengan resistensi terhadap agen kemoterapi antivirus dan antikanker. Sebaliknya, peningkatan aktivitas kinase deoxycytidine dikaitkan dengan peningkatan aktivasi senyawa ini untuk sitotoksik derivatif trifosfat nukleosida. DCK secara klinis penting karena hubungannya dengan resistensi obat dan sensitivitas.

2.4.7 Katabolisme Nukleotida Purin dan Pirimidin

2.4.7.1 Proses

Sintesis nukleotida dari basa purin dan nukleosida purin terjadi dalam serangkaian langkah-langkah yang dikenal sebagai jalur penyelamatan. Dasar bebas purin, adenin, guanin, dan Hipoxantina, dapat dikonversi untuk nukleotida yang berhubungan dengan phosphoribosylation. Dua enzim transferase kunci yang terlibat dalam sisa dari purin: phosphoribosyltransferase adenosine (APRT), yang mengkatalisis reaksi berikut:

adenin + PRPP <-> AMP + PP _i

dan Hipoxantina-guanin phosphoribosyltransferase (HGPRT), yang mengkatalisis reaksi berikut:

Hipoxantina + PRPP <-> IMP + PP _i

guanin + PRPP <-> GMP + PP _i

Sebuah enzim penting kritis sisa barang purin dengan cepat membagi sel adalah adenosin deaminase (ADA) yang mengkatalisis deaminasi untuk inosine disebut adenosin.

Katabolisme dari nukleotida pirimidin akhirnya menyebabkan β-alanin (ketika CMP dan UMP yang rusak) atau β-aminoisobutyrate (ketika dTMP diturunkan) dan NH ₃ dan CO _2. The β-alanin dan β-aminoisobutyrate berfungsi sebagai donor-NH ₂ di transaminasi dari α-ketoglutarate untuk glutamat.Reaksi selanjutnya mengubah produk untuk malonyl-KoA (yang dapat dialihkan ke sintesis asam lemak) atau methylmalonyl-KoA (yang dikonversikan ke succinyl-KoA dan dapat didorong dengan siklus TCA).

Sisa barang dari basa pirimidin memiliki signifikansi klinis kurang daripada purin, karena kelarutan dengan-produk katabolisme pirimidin. Namun, seperti yang ditunjukkan di atas, jalur penyelamatan untuk sintesis nukleotida timidin sangat penting dalam persiapan untuk pembelahan sel. Urasil dapat diselamatkan untuk membentuk UMP melalui tindakan bersama dari fosforilase uridina dan uridina kinase, seperti ditunjukkan:

urasil fosfat + ribosa-1-<-> uridina + P _i

uridina + ATP -> ADP + UMP

. Deoxyuridine juga merupakan substrat untuk fosforilase uridina. Pembentukan dTMP, dengan menyelamatkan dari dTMP membutuhkan fosforilase timin dan sebelumnya dihadapi kinase timidin:

timin <+ deoksiribosa-1-fosfat -> timidin + P _i

timidin + ATP -> ADP + dTMP

Sisa barang dari deoxycytidine ini dikatalisis oleh kinase deoxycytidine:

deoxycytidine + ATP <-> dCMP + ADP

Deoxyguanosine Deoxyadenosine dan juga substrat untuk kinase deoxycytidine, meskipun _m K untuk substrat ini jauh lebih tinggi daripada deoxycytidine.

Fungsi utama dari kinase pirimidin nukleosida adalah untuk menjaga keseimbangan selular antara tingkat pirimidin nukleosida dan monophosphates pirimidin nukleosida. Namun, karena keseluruhan selular dan konsentrasi plasma dari pirimidin nukleosida, serta mereka yang ribosa-1-fosfat, rendah, sisa barang dari pirimidin oleh kinase ini relatif tidak efisien.

2.4.7.2 Uraian enzim yang berperan

2.4.7.2.1 Xanthin oxidase

‒        Pengertian

Xantin oksidase (XO, kadang-kadang 'XAO') adalah bentuk xanthine oksidoreduktase, jenis enzim yang menghasilkan spesies oksigen reaktif. Enzim ini mengkatalisis oksidasi hipoksantin untuk xantin dan selanjutnya dapat mengkatalisis oksidasi xanthine untuk asam urat. Enzim ini berperan penting dalam katabolisme purin dalam beberapa spesies, termasuk manusia.

Xantin oksidase didefinisikan sebagai aktivitas enzim (EC 1.17.3.2). Protein yang sama, yang pada manusia memiliki HGNC disetujui gen simbol XDH, juga dapat memiliki aktivitas xanthine dehidrogenase (EC 1.17.1.4). Sebagian besar protein dalam hati ada dalam bentuk dengan aktivitas xanthine dehidrogenase, tetapi dapat dikonversi ke xantin oksidase oleh sulfhidril oksidasi reversibel atau dengan modifikasi proteolitik ireversibel

‒        Reaksi

Karena XO adalah enzim superoxide-memproduksi, dengan spesifisitas yang rendah umum, dapat dikombinasikan dengan senyawa lain dan enzim dan menciptakan oksidan reaktif, serta oksidasi substrat lainnya.
Bovine xantin oksidase (dari susu) awalnya diperkirakan memiliki situs mengikat untuk mengurangi sitokrom c dengan, tetapi telah menemukan bahwa mekanisme untuk mengurangi protein ini adalah melalui XO ini anion superoksida sampingan, dengan penghambatan kompetitif dengan anhydrase karbonat.
Reaksi lain dikatalisasi oleh xantin oksidase adalah dekomposisi S-nitrosothiol (Rsno), spesies nitrogen reaktif, untuk oksida nitrat (NO), yang bereaksi dengan anion superoksida untuk membentuk peroxynitrite dalam kondisi aerobik.
XO juga telah ditemukan untuk menghasilkan satu-elektron oksidan karbonat anion radikal yang kuat dari oksidasi dengan asetaldehida di hadapan katalase dan bikarbonat. Disarankan bahwa radikal karbonat kemungkinan diproduksi di salah satu pusat redoks enzim de

 

BAB IV

KESIMPULAN

1.      Asam amino glutamin, glisin, dan aspartat memberikan semua atom nitrogen dari purin. Dua langkah cincin-penutupan membentuk inti purin.

2.      Pyrimidine disintesis dari karbamoil fosfat dan aspartat, dan ribosa 5- fosfat kemudian melekat menghasilkan ribonucleotides pirimidin.

3.      Monophosphates Nucleoside dikonversi ke trifosfat mereka dengan enzimatik phosphorylationreactions. Ribonucleotides dikonversi ke deoksiribonukleotida oleh reduktase ribonucleotide, enzim dengan novel mekanistik dan peraturan karakteristik. Nukleotida timin yang berasal dari dCDP dan dump.

4.      Asam urat dan urea adalah produk akhir purin dan degradasi pirimidin.

5.      purin  dapat diselamatkan dan dibangun kembali menjadi nukleotida. Kekurangan genetik di enzim penyelamatan tertentu menyebabkan gangguan serius seperti sindrom Lesch-Nyhan dan Defisiensi ADA.

6.      Akumulasi kristal asam urat pada sendi, mungkin disebabkan oleh genetik lain ekurangan, menghasilkan asam urat.

7.      Enzim dari nukleotida jalur biosintesis adalah target untuk berbagai agen kemoterapi digunakan untuk mengobati kanker dan penyakit lainnya.

 

 

DAFTAR PUSTAKA

 

Runingtyas, T. R. (2013). Universitas Gadjah Mada. Dipetik Januari 23, 2016, dari Perpustakaan Universitas Gadjah Mada: http://lib.ugm.ac.id/ind/

Suarsana, I. N. (2011). Metabolisme Asam Nukleat. Dipetik January 23, 2016, dari E-Journal Universitas Udayana: http://ojs.unud.ac.id/