Metabolisme Purin Pirimidin 3t1i

METABOLISME PURIN DAN PIRIMIDIN Dr. dr. Sulistiana Prabowo, M.S. Laboratorium Biokimia Fakultas Kedokteran – Universitas Hang Tuah 1

PENDAHULUAN • Biosintesis purin dan pirimidin diatur dan dikendalikan secara ketat melalui mekanisme umpan balik, sehingga diproduksi sesuai kebutuhan fisiologik. • Biosintesis purin dan pirimidin meningkat pada pertumbuhan dan regenerasi jaringan, pada saat sel membelah dengan cepat. 2

Lanjutan PENDAHULUAN • Purin dan pirimidin tidak esensial dalam makanan. • Sedikit atau tidak ada purin dan pirimidin dalam makanan yang membentuk asam nukleat jaringan. 3

BIOSINTESIS PURIN Ada 3 proses : • Sintesis dari senyawa amfibolik (sintesis de novo) • Fosforibosilasi purin • Fosforilasi nukleosida purin

4

SINTESIS INOSIN MONOFOSFAT (IMP)

5

PERUBAHAN IMP MENJADI AMP DAN GMP

6

HAMBATAN BIOSINTESIS NUKLEOTIDA PURIN • Karbon yang ditambahkan pada reaksi 4 & 10 berasal dari derivat tetrahidrofolat. • Defisiensi purin biasanya menggambarkan defisiensi asam folat. • Senyawa yang menghambat sintesis asam folat dan selanjutnya menghambat sintesis purin dipakai untuk khemoterapi kanker. 7

SENYAWA PENGHAMBAT BIOSINTESIS NUKLEOTIDA PURIN • Azaserine menghambat reaksi 5. • Diazanorleucine menghambat reaksi 2. • 6-mercaptopurine menghambat reaksi 13 dan 14. • Asam mikofenolat menghambat reaksi 14. 8

SALVAGE REACTION • Perubahan purin, ribonukleosida dan deoksiribonukleosida purin menjadi mononukleotida melibatkan salvage reaction yang membutuhkan energi jauh lebih sedikit dibanding sintesis de novo. 9

Lanjutan SALVAGE REACTION • Fosforibosilasi dari purin bebas oleh PRPP membentuk 5’mononukleotida purin : Pu + PR-PP PuRP + PPi • Dua fosforibosil transferase mengubah adenin menjadi AMP, mengubah hipoxantin dan guanin menjadi IMP dan GMP. 10

11

Lanjutan SALVAGE REACTION • Transfer fosforil dari ATP ke ribonukleosida purin : PuR + ATP PuR-P + ADP • Adenosin kinase mengkatalisis reaksi fosforilasi adenosin dan deoksiadenosin menjadi AMP dan dAMP. • Deoksisitidin kinase memfosforilasi deoksisitidin dan 2’-deoksiguanosin menjadi dCMP dan dGMP.

12

REDUKSI NDP (RIBONUKLEOSIDA DI FOSFAT) MENJADI dNDP

• Reduksi 2’hidroksil dari ribonukleosida di fosfat purin dan pirimidin oleh enzim ribonukleotida reduktase kompleks, membentuk deoksiribonukleosida di fosfat (dNDP). • Kompleks enzim ini hanya aktif bila sel aktif mensintesis DNA. • Reduksi ini membutuhkan tioredoksin, tioredoksin reduktase dan NADPH. 13

REDUKSI NDP MENJADI dNDP

• Fig 34.5

14

BIOSINTESIS NUKLEOTIDA PURIN • Hati merupakan tempat utama biosintesis nukleotida purin. • Hati menyediakan purin dan nukleosida purin untuk penggunaan dan salvage reaction oleh jaringan yang tidak dapat melakukan biosintesis purin. 15

Lanjutan BIOSINTESIS NUKLEOTIDA PURIN • Otak manusia memiliki kadar PRPP amidotransferase (reaksi 2) yang rendah, sehingga tergantung sebagian kepada purin eksogen. • Eritrosit dan lekosit PMN tidak dapat mensintesis 5-fosforibosilamin (struktur III) sehingga memakai purin eksogen untuk membentuk nukleotida purin. 16

17

SALVAGE REACTION • Mengubah ribonukleosida uridin dan sitidin, deoksiribonukleosida timidin dan deoksisitidin menjadi nukleotida masing-masing. • Fosforiltransferase (kinase) tergantung ATP, mengkatalisis reaksi fosforilasi nukleosida difosfat 2’-deoksisitidin, 2’-deoksiguanosin dan 2’-deoksiadenosin menjadi nukleosida trifosfat masing-masing. • Enzim orotat fosforibosil transferase (reaksi 5) dari sintesis nukleotida pirimidin mengubah asam orotat menjadi orotidin monofosfat (OMP). 18

EFEK METHOTREXATE (ANTIKANKER) • Reaksi 12 adalah satu-satunya reaksi pada biosintesis pirimidin yang membutuhkan derivat tetrahidrofolat. • Gugus metilen dari N5, N10 –metilen tetrahidrofolat direduksi menjadi gugus metil yang ditransferkan, dan tetrahidrofolat dioksidasi menjadi dihidrofolat. • Agar reaksi berjalan terus dihidrofolat harus direduksi kembali menjadi tetrahidrofolat oleh dihidrofolat reduktase. • Sel yang membelah membutuhkan banyak TMP dan tetrahidrofolat. • Methotrexate menghambat enzim dihidrofolat reduktase. 19

PENGENDALIAN BIOSINTESIS PURIN DAN PIRIMIDIN • Biosintesis purin dan pirimidin paralel setiap mol, sehingga diduga dikendalikan secara terkoordinasi. • Terjadi cross-regulation pada biosintesis purin dan pirimidin. • Reaksi yang dikatalisis PRPP sintase (reaksi 1 pada metabolisme purin), yang menghasilkan prekursor yang dibutuhkan oleh biosintesis purin dan pirimidin (PRPP), dihambat oleh nukleotida purin dan pirimidin. 20

KATABOLISME PURIN • Manusia mengubah adenosin dan guanosin menjadi asam urat. • Adenosin diubah terlebih dahulu menjadi inosin oleh enzim adenosin deaminase. • Pada mamalia yang bukan primata tingkat tinggi, urikase mengubah asam urat menjadi allantoin yang larut dalam air. • Manusia tidak memiliki urikase, sehingga hasil akhir katabolisme purin adalah asam urat. 21

22

PENYAKIT GOUT • Adalah kelainan metabolisme dari katabolisme purin. • Berbagai macam kelainan genetik pada PRPP sintase secara klinik menunjukkan gejala klinik penyakit gout. • Setiap kelainan, mis kenaikan Vmax , peningkatan afinitas terhadap ribosa5fosfat, resistensi terhadap inhibition, menyebabkan overproduksi dan overekskresi dari katabolit purin. 23

Lanjutan PENYAKIT GOUT • Bila kadar asam urat serum melebihi batas kelarutan, sodium urat akan mengkristal pada jaringan lunak dan sendi, yang selanjutnya menimbulkan reaksi inflamasi, gouty arthritis. • Tetapi sebagian besar kasus gout menunjukkan abnormalitas ginjal dalam menangani asam urat. 24

KATABOLISME PIRIMIDIN • Hasil akhir katabolisme pirimidin sangat larut dalam air, yaitu CO2, NH3, -alanin, -aminoisobutirat. • Manusia mungkin melakukan transaminasi -aminoisobutirat menjadi metilmalonat semialdehida yang selanjutnya membentuk suksinil-KoA. 25

26

OVERPRODUKSI KATABOLIT PIRIMIDIN • Karena produk akhir katabolisme pirimidin sangat larut dalam air, jarang menimbulkan gejala klinik yang berarti. • Hyperuricemia yang disertai dengan overproduksi berlebihan dari PRPP, terjadi overproduksi nukleotida pirimidin dan peningkatan ekskresi β-alanin. • Karena N5, N10 –metilen tetrahidrofolat dibutuhkan pada sintesis TMP, kelainan metabolisme folat dan vitamin B12 menyebabkan defisiensi TMP. 27

OROTIC ACIDURIA PADA REYE’S SYNDROME • Akibat ketidakmampuan mitokondria yang rusak berat untuk menggunakan karbamoil fosfat, sehingga karbamoil fosfat digunakan untuk overproduksi asam orotat dalam sitosol. • Orotic aciduria tipe I : kekurangan enzim orotat fosforibosil transferase dan orotidilat dekarboksilase (reaksi 5 & 6 biosintesis pirimidin). • Orotic aciduria tipe II : kekurangan enzim orotidilat dekarboksilase (reaksi 6 biosintesis pirimidin). 28

ALLOPURINOL • Merupakan substrat alternatif untuk orotat fosforibosil transferase, berkompetisi dengan asam orotat. • Produk nukleotida yang dihasilkan juga menghambat enzim orotidilat dekarboksilase, sehingga menyebabkan orotic aciduria dan orotidinuria (peningkatan OMP dalam urine). 29

30