嘧啶核苷酸与脱氧核糖核苷酸的合成代谢

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嘧啶核苷酸的合成过程首先通过合成尿嘧啶核苷酸（UMP），然后进一步衍生为胞嘧啶核苷酸（CMP）和脱氧胸腺嘧啶核苷酸（dTMP）。嘧啶环的构建相对简单，步骤较少且无分支，而嘌呤环合成中，组氨酸生成的腺苷酸异柠檬酸（AICAR）被视为一个分支点。

UMP的构建涉及两个常规分子：氨甲酰磷酸（CP）和磷酸核糖焦磷酸（PRPP）。CP是尿素合成的中间产物，PRPP在嘌呤和组氨酸、色氨酸合成中都扮演角色。然而，这两个分子在合成过程中的使用方式与常规有所不同。

在嘌呤合成中，PRPP作为起始“载体”，嘌呤环在磷酸核糖上逐个构建。相比之下，UMP的合成从CP开始，磷酸核糖在后期才加入。催化CP生成的酶是细胞质中的氨甲酰磷酸合成酶2（CPS-2），而尿素循环中的氨甲酰磷酸合成酶1（CPS-1）则位于线粒体中。

CPS-2通过催化谷氨酰胺与碳酸氢根生成氨甲酰磷酸，消耗2个ATP。与CPS-1相比，虽然消耗相同，但谷氨酰胺的合成需要额外ATP，因此总能耗更高。其优点在于能在细胞质中进行，无需依赖高浓度的氨。

人类体内，CPS-1和CPS-2有所不同：CPS-1是独立的蛋白质，而CPS-2是多酶复合体CAD的一部分。CAD融合了催化此途径前三个步骤的酶活性，包括CPSase、ATCase和DHOase，形成一个复合体。

ATCase催化氨甲酰磷酸与天冬氨酸反应，形成氨甲酰天冬氨酸，而PALA作为类似物能抑制CAD，用作抗肿瘤药物。接着，DHOase催化氨甲酰天冬氨酸脱羧，生成二氢乳清酸，再经DHODH脱氢为乳清酸，最后通过UMP合成酶合成UMP。

尿嘧啶转化为胞嘧啶的过程仅限于NTP水平，因此UMP需先转化为UDP，然后通过CTP合成酶与谷氨酰胺和ATP反应生成CTP。DNA所需的脱氧核糖核苷酸通过还原相应的核糖核苷二磷酸（NDP）生成dNDP，这个过程由关键的核糖核苷酸还原酶（RNR）催化，RNR在DNA合成和修复中至关重要。

RNR通过自由基机制催化反应，有三种类型。此外，脱氧胸腺嘧啶的甲基化由胸腺嘧啶核苷酸合成酶催化，生成dTMP，需要甲叉四氢叶酸为甲基供体。嘧啶核苷酸的合成还存在补救途径，如尿嘧啶与PRPP或1-磷酸核糖反应生成UMP，胞嘧啶通过尿苷激酶催化生成CMP。

辅酶NAD和FAD的合成涉及一系列步骤，包括烟酸、泛酸和黄素的反应，最终形成相应的腺苷酸形式。更多信息可参考相关文献。