- 结构与性质
- 生物合成
- 生物合成的调节
- 在RNA生物合成中的作用
- 在糖的生物合成中的作用
- 在糖的异构互变中的作用
- 在糖蛋白生物合成中的作用
- 在谷氨酰胺合酶调节中的作用
- 在RNA编辑中的作用
- UDP-葡萄糖生物合成
- 尿嘧啶DNA糖基化酶
- 参考文献
所述尿嘧啶是嘧啶核碱基类型，在核糖核酸（RNA）找到。这是区分RNA与脱氧核糖核酸（DNA）的特征之一，因为后者具有胸腺嘧啶而不是尿嘧啶。尿嘧啶和胸腺嘧啶这两种物质的不同之处仅在于后者具有甲基。
从进化的角度来看，有人提出RNA是第一个存储遗传信息并在细胞中起DNA和酶作用的催化剂，起着催化作用。因此，尿嘧啶被认为在生命进化中起了关键作用。
资料来源：Kemikungen
在生物中，尿嘧啶不是以游离形式存在，而是通常形成核苷酸一磷酸酯（UMP），二磷酸酯（UDP）和三磷酸酯（UTP）。这些尿嘧啶核苷酸具有不同的功能，例如RNA和糖原的生物合成，糖的异构互变以及谷氨酰胺合酶的调节。
结构与性质
尿嘧啶被称为2，4-二氧吡啶，其经验式为C 4 H 4 N 2 O 2，其分子量为112.09 g / mol，并纯化为白色粉末。
尿苷的结构是具有四个碳原子和两个氮原子且具有交替的双键的杂环。它是平面的。
它在25℃的1M氢氧化钠中的溶解度为50mg / ml，pKa在7.9至8.2之间。其最大吸收率（λmax）出现的波长在258和260nm之间。
生物合成
嘧啶核苷酸的生物合成（尿嘧啶和细胞因子）有一个共同的途径。第一步是由CO 2和NH 4 +进行氨基甲酸酯磷酸的生物合成，该过程由氨基甲酰磷酸合成酶催化。
嘧啶由碳酰磷酸和天冬氨酸构成。两种物质都会发生反应并形成N-氨基甲酰基天冬氨酸，这是一种由天冬氨酸转氨甲酰酶（ATCase）催化的反应。嘧啶环的闭合是由二氢水解酶催化的脱水引起的，并产生L-二氢旋转盐。
L-二氢旋转酸盐被氧化并转化为乳清酸盐；电子受体为NAD +。它是由二氢乳清酸酯脱氢酶催化的反应。下一步包括将磷酸核糖基焦磷酸酯（PRPP）的磷酸核糖基团转移至乳清酸酯。它通过乳清酸酯磷酸核糖基转移酶催化形成甲酸酯基（OMP）和无机焦磷酸盐（PPi）。
最后一步是由甲磺酸酯（OMP）的嘧啶环脱羧组成。它形成尿苷（尿苷5'-一磷酸，UMP），其被脱羧酶催化。
然后，通过激酶的参与，磷酸基团从ATP转移到UMP，形成UDP（尿苷5'-二磷酸酯）。重复后者，形成UTP（尿素-5'-三磷酸酯）。
生物合成的调节
在细菌中，嘧啶生物合成的调节通过天冬氨酸转氨甲酰酶（ATCase）水平的负反馈发生。
该酶被CTP（胞嘧啶5'-三磷酸）抑制，后者是嘧啶生物合成途径的终产物。ATCase具有与变构调节剂CTP结合的调节亚基。
在动物中，嘧啶生物合成的调节是通过负反馈发生的，处于两种酶的水平：1）氨基甲酰磷酸合酶II，被UTP抑制并被ATP和PRPP激活；2）OMP脱羧酶，它被催化的反应产物UMP抑制。OMP的生物合成速率随PRPP的可用性而变化。
在RNA生物合成中的作用
尿嘧啶存在于所有类型的RNA中，例如信使RNA（mRNA），转移RNA（tRNA）和核糖体RNA（rRNA）。这些分子的生物合成通过称为转录的过程进行。
在转录过程中，DNA中包含的信息通过RNA聚合酶复制到RNA中。在逆转录过程中，RNA中包含的信息被复制到DNA中，这种过程通过逆转录酶发生在某些病毒和植物中。
RNA生物合成需要三磷酸核苷（NTP），即：三磷酸尿苷（UTP），三磷酸胞苷（CTP），三磷酸腺嘌呤（ATP）和三磷酸鸟嘌呤（GTP）。反应是：
（RNA）n个残基 + NTP->（RNA）n + 1个残基+ PPi
无机焦磷酸盐（PPi）的水解为RNA生物合成提供了能量。
在糖的生物合成中的作用
糖酯在生物体中非常常见。这些酯中的一些是核苷二磷酸酯，例如UDP糖，在细胞中非常丰富。UDP糖参与二糖，寡糖和多糖的生物合成。
在植物中，蔗糖的生物合成通过两个途径发生：主要途径和次要途径。
主要途径是将D-葡萄糖从UDP-D-葡萄糖转移到D-果糖以形成蔗糖和UDP。次要途径包括两个步骤：它以UDP-D-葡萄糖和6-果糖磷酸开始，并以蔗糖和磷酸盐的形成结束。
在乳腺中，乳糖的生物合成是由UDP-D-半乳糖和葡萄糖产生的。
在植物中，纤维素的生物合成是通过从UDP葡萄糖到生长的聚葡萄糖链的非还原端的β-D-葡萄糖基残基的连续缩合来进行的。同样，直链淀粉和支链淀粉的生物合成需要UDP-葡萄糖作为生长链的葡萄糖供体底物。
在动物中，UDP-葡萄糖和ADP-葡萄糖均用于糖原生物合成。同样，硫酸软骨素的生物合成需要UDP-木糖，UDP-半乳糖和UDP-葡萄糖醛酸酯。
在糖的异构互变中的作用
半乳糖向糖酵解中间体的转化通过Leloir途径发生。该途径中的步骤之一是由酶UDP-半乳糖-4-表异构酶催化，该酶促进UDP-半乳糖向UDP-葡萄糖的相互转化。
在糖蛋白生物合成中的作用
在糖蛋白生物合成过程中，蛋白质横穿高尔基体的顺，中和反囊。
这些囊中的每一个都有一组处理糖蛋白的酶。将糖单体（例如葡萄糖和半乳糖）添加到UDP-己糖和其他核苷酸-己糖的蛋白质寡糖中。
己糖核苷酸通过反转运转运至高尔基水箱。UDP-半乳糖（UDP-Gal）和UDP-N-乙酰半乳糖胺（UDP-GalNAc）通过交换UMP从细胞质进入储水池。
在高尔基水箱中，磷酸酶水解UDP上的磷酸基团并形成UMP和Pi。UDP来自半乳糖基转移酶和N-乙酰半乳糖基淀粉转移酶的催化反应。由磷酸酶形成的UMP用于核苷酸-己糖交换。
在谷氨酰胺合酶调节中的作用
谷氨酰胺合酶的调节机制是共价修饰，其由使它失活的腺苷酸化和使它失活的腺苷酸化组成。该共价修饰是可逆的，并被腺苷转移酶催化。
腺苷转移酶活性受PII蛋白结合的调节，而PII蛋白受共价修饰（尿苷酸化）调节。
尿酸转移酶同时进行尿酸化和去尿酸化。在这种酶中，尿嘧啶化活性归因于谷氨酰胺和磷酸盐，并通过α-酮戊二酸和ATP与PII的结合而被激活。
在RNA编辑中的作用
一些mRNA在翻译前被编辑。在某些真核生物中，例如布鲁氏锥虫，存在细胞色素氧化酶亚基II基因转录本的RNA编辑。这是通过插入尿嘧啶残基而发生的，尿嘧啶残基是末端尿嘧啶转移酶催化的反应。
与已编辑产品互补的指导RNA充当编辑过程的模板。在初始转录物和指导RNA之间形成的碱基对涉及不是Watson-Crick的且在RNA中常见的G ＝ U个碱基对。
UDP-葡萄糖生物合成
在生理条件下，从葡萄糖-1磷酸生物合成糖原在热力学上是不可能的（ΔG阳性）。因此，在生物合成之前，发生了1磷酸葡萄糖（G1P）的活化。该反应将G1P和UTP结合形成尿苷二磷酸葡萄糖（UDP-葡萄糖或UDPG）。
该反应由UDP-葡萄糖焦磷酸化酶催化，如下：
G1P + UTP-> UDP-葡萄糖+ 2Pi。
该步骤中的吉布斯自由能变化大且为负（-33.5 KJ / mol）。在与氧气反应期间，G1P攻击UTP的α磷原子，并形成UDP葡萄糖和无机焦磷酸盐（PPi）。接下来，PPi被无机焦磷酸酶水解，其水解能量是驱动一般反应的动力。
UDP-葡萄糖是一种“高能量”物质。它允许在葡萄糖残基和生长的多糖链之间形成糖苷键。相同的能量原理适用于UDP糖参与的反应，例如二糖，寡糖和糖蛋白的生物合成。
尿嘧啶DNA糖基化酶
DNA损伤是自然发生的。这些损伤之一是细胞因子的自发脱氨基，并因此转化为尿嘧啶。在这种情况下，通过称为尿嘧啶DNA糖基化酶的酶从DNA上去除修饰的碱基来进行修复。
尿嘧啶DNA糖基化酶可去除受损的细胞因子（尿嘧啶），产生缺乏氮碱基的脱氧核糖残基，称为AP位点（紫杉醇-嘧啶位）。
然后，AP内切核酸酶切入AP位点的磷酸二酯主链，除去糖-磷酸残基。DNA聚合酶I恢复受损的链。
参考文献
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