[생화학] 21.3 : 뉴클레오타이드의 생합성 - 2

 

 

이전 포스트에 이어서 살펴보자.

 

de novo synthesis of pyrimidine nucleotides

 

 

다음으로 pyrimidine nucleotide의 de novo synthesis 과정에 대해 살펴보자. pyrimidine nucleotide의 경우, purine nucleotide와는 달리 base에 해당하는 orotate ring 구조를 먼저 만든 후에 이 ring을 ribose에 붙여주는 식으로 합성된다는 것이 가장 큰 차이점임.

 

 

이제 개별적인 합성과정에 대해 알아보자.

 

 

 

 

우선 맨 처음에 위와 같은 일이 일어남. 보면 2개의 ATP와 HCO3-, glutamtate와 물이 들어간 결과 glutamine으로부터 유래된 amino group과 HCO3-로부터 유래된 COO, 그리고 ATP로부터 유래된 phosphate 한 개가 연결된 carbamoyl phosphate가 만들어짐. 이어서 carbamoyl phosphate의 인산기 부근에 aspartate가 치환의 형식으로 첨가되면 결과적으로 carbamoylaspartate가 만들어지게 됨. (이 때의 반응을 촉매해주는 효소가 바로 aspartate transcarbamoylase(ATCase)임)

 

 

 

 

 

이렇게 형성된 carbamoylaspartate는 탈수축합반응을 통해 ring을 형성하게 되고, 이어서 NAD+의 reduction과 coupling되어 oxidation된 결과 orotate가 만들어짐.

 

 

 

 

이 orotate는 이후 위 그림상에 나타나 있는 것처럼 PRPP에서 ribose의 1번탄소에 첨가됨. 이 때 관여하는 효소가 orotate phosphoribosyltransferase임. 이어서 여기로부터 CO2가 빠져나가는 decarboxylation이 일어나면 그 결과 uridylate(UMP)가 만들어지게 됨.

 

 

 

 

이후 UMP에 ATP 2개로부터 유래된 phosphate가 첨가되면서 UTP가 만들어짐. 이어서 ATP 가수분해와 coupling되어서 glutamine으로부터 amino group이 전달되면서 Cytidine 5-triphosphate(CTP)가 형성되게 됨. 이렇게 만들어진 CTP가 end product이며, 이로부터 다른 녀석들이 추가적으로 합성됨. (앞서 purine nucleotide synthesis에서는 AMP, GMP가 만들어졌던 것과 비교할 시 이 또한 차이점이라 볼 수 있음)

 

 

 

앞서 봤던것처럼 pyrimidine biosynthesis 과정에서 효소로 작용하는 ATCase(aspartate transcarbamoylase)는 최종적인 product에 해당하는 CTP에 의해 inhibition될 수 있고 ATP에 의해서는 CTP에 의한 inhibition이 block되어서 도리어 ATCase의 활성이 정상치로 돌아올 수 있음.

 

 

 

 

 

위 그림에 CTP에 의한 ATCase의 feedback inhibition loop가 표현되어 있으므로 참고할 것.

 

 

 

 

실제로 위 그림을 봐도 알 수 있는 것처럼 ATCase는 CTP가 있을 때 inhibition되지만, CTP와 ATP가 함께 높은 농도로 존재하는 경우 ATP에 의해 CTP의 inhibitory effect가 block된 결과 ATCase의 activity가 거의 최대치에 가깝게 증가하게 됨. 그렇다면 왜 이런 식의 system이 발달되어 있는 것일까. 애초에 ATP가 고농도로 있는 상황에서, ATP만 많다면 핵산 합성등의 일이 잘 일어나지 않을 것임. 따라서 ATP가 많이 만들어지는 만큼 CTP도 비슷한 양이 만들어져야 할 것이고, 따라서 ATP에 의해 ATCase 활성이 더 촉진되고 CTP 합성도 촉진되는 것임.

 

 

 

 

다음 포스트에서 이어서 살펴보자.