Катаболизм нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты распадаются в организме под действием специфических ферментов, называемых нуклеазами, или фосфодиэстеразами. Нуклеазы, действующие на внутренние межнуклеотидные связи в молекулах нуклеиновых кислот, называют эндонуклеазами. При их участии осуществляется деполи­меризация нуклеиновых кислот, в основном до олигонуклеотидов. Нуклеазы, ускоряющие реакции последовательного отщепле­ния нуклеотидов от РНК, ДНК или их фрагментов, начиная с конца полинуклеотидной цепи, называют экзонуклеазами. Они обеспечивают распад нуклеиновых кислот до свободных нуклео­тидов.

В зависимости от специфичности действия среди нуклеаз раз­личают рибонуклеазы (ускоряют реакции распада как внутренних, так и концевых межнуклеотидных связей в молекулах РНК) и дезоксирибонуклеазы (выполняют ту же функцию по отноше­нию к молекулам ДНК). Вместе с тем существует большая группа неспецифических эндо- и экзонуклеаз, действующих одновременно и на РНК, и на ДНК. Все нуклеазы относятся к классу гидролаз.

В результате действия разнообразных эндо- и экзонуклеаз нук­леиновые кислоты распадаются на сложную смесь индивидуальных нуклеотидов — рибо- и дезоксирибонуклеозид-3'- и -5'-фосфатов.

Нуклеозидфосфаты претерпевают дальнейший распад (дефосфорилируются под действием гидролаз):

аденозин-3`-фосфат

аденозин

3`-нуклеаза

На следующей ступени распада осуществляется перенос остатка рибозы от нуклеозида на фосфорную кислоту, что уско­ряется специфическими для каждого вида нуклеозидов рибозил-трансферазами:

рибозилтрансфераза

аденин

рибозо-1`-фосфат

аденозин

либо гидролиз нуклеозидов:

нуклеозидаза

аденин

рибоза

аденозин

Рибоза и рибозо-1-фосфат включаются в реакции обмена, ха­рактерные для углеводов; пуриновые и пиримидиновые основа­ния подвергаются дальнейшему распаду.

Первая фаза распада пуриновых и пиримидиновых оснований заключается в дезаминировании тех из них, которые обладают аминогруппами. Этот процесс осуществляется при помощи спе­цифических аминогидролаз, например, аденинаминогидролаза, цитидинаминогидролаза.

В результате аденин превращается в гипоксантин, гуанин пере­ходит в ксантин, цитозин преобразуется в урацил. Пуриновые основания (гипоксантин и ксантин) окисляются в мочевую кислоту (рисунок 4.12).

В отличие от гипоксантина и ксантина дезаминированные пиримидиновые основания подвергаются восстановлению, при этом урацил переходит в дигидроурацил, а затем последний претерпе­вает гидролиз и распад до b-аланина, аммиака и СО₂ (рисунок 4.13).

Таким образом, сложные молекулы нуклеотидов в процессе распада в организмах животных и растений превращаются в отно­сительно простые соединения, которые либо выводятся из орга­низма (NH₃, CO₂ и др.), либо участвуют в ресинтезе нуклеиновых кислот.