Purin Pirimidin2

5/24/2018 Purin Pirimidin2

1/23

2/16/2

METABOLISME NUKLEOTIDA

PURIN & PIRIMIDIN

F.Y. WIDODO

BAGIAN BIOKIMIA

FAKULTAS KEDOKTERAN

UNIVERSITAS WIJAYA KUSUMA SURABAYA

PENDAHULUAN

Basa Purin & Pirimidin tdp dlm nukleotida DNA/RNA & Koenzim

Purin:Adenin, Guanin, Hipoxantin, Xantin

Pirimidin:Sitosin, Timin dan Urasil

Prototrophic: dpt mensintesis Purin & Pirimidin

As. Nukleat dlm makanan berbentuk Nukleoprotein dipecah

enzim proteolitik protein + Asam Nukleat

Selanjutnya oleh enzim Ribonuklease, Deoksiribonuklease &

Polinukleotidase, asam nukleat dipecah menjadi Mononukleotida

Nukleotida dihidrolisis oleh Nukleotidase & Fosfatase menjadiNukleosida + asam sulfat

Nukleosida Fosforilase usus basa Purin / Pirimidin

Purin oksidasiASAM URAT


2/23

2/16/2

Tata nama

Basa Ribonukleosida Ribonukelotida (5-MP)

Adenin Adenosin Adenosin monofosfat (AMP)

Guanin Guanosin Guanosin monofosfat (GMP)

Sitosin Sitidin Sitidin 5-monofosfat (CMP)

Urasil Uridin Uridin 5-monofosfat (UMP)

Deoksir ibonukleosida Deoksir ibonukleot ida

Adenin Deoksiadenosin Deoksiadenosin 5-MP (dAMP)

Guanin Deoksiguanosin Deoksiguanosin 5-MP (dGMP)

Sitosin Deoksisitidin Deoksisitidin 5-MP (dCMP)

Timin Timidin Timidin 5-MP (TMP)

PENDAHULUAN

Asam nukleat (dimakan dalam bentuk nukleoprotein)

Enzim proteolitik --------------------- di usus

Asam nukleat

Nuklease (DNAase & RNAase) ------ di getah pankreasNukleotida

Polinukleotidase = fosfoesterase---di usus

Mononukleotida

Nukleotidase & fosfatase

Nukleosida

Fosforilase -----------usus

Basa purin & pirimidin

Guanin Adenosin

Xantin Inosin, Hipoxantin

Asam urat

Absorbsi di usus

Ekskresi sebagai asam urat

di urine


3/23

2/16/2

BIOSINTESIS NUKLEOTIDA PURIN


4/23

2/16/2

Conversion of IMP to AMP and GMP

Pada manusia, biosintesis purin untuk memenuhi

kebutuhan asam nukleat

Ureotelic: bahan akhir dari bahan nitrogen yang

tidak berguna berupa ureum

Uricotelic:bahan akhir dari bahan nitrogen yang

tidak berguna berupa asam urat (ekskresi melalui

urine)



5/23

2/16/2

Inhibitor: beberapa metabolit yang mirip glutamin (antifolate drugs):

- Azaserin = reaksi 5

- Diazanorleusin = reaksi 2

- 6-merkapto purin = reaksi 13 & 14

- Asam mikrofenolat = reaksi 14

Perubahan AMP & GMP menjadi nukleosida difosfat & trifosfat

dikatalisis Nukleosida monofosfat kinase & Nukleosida difosfat kinase

Untuk adenilat, difosforilasi oleh Myokinase

ATP ADP ATP ADP

Nukleosida Nukleosida Nukleosidamonofosfat difosfat trifosfat

Kinase Kinase


Synthetic Pyrimidine and Purine analogs.


6/23

2/16/2

Purin Salvage Pathway

Konversi purin, ribonukleosida, deoxyribonukleosida menjadi

mononukleotida

Memerlukan energi yang lebih rendah daripada sintesis de novo

Fosforibosilasi purin bebas oleh PRPP membentuk purin 5'-mononukleotida

(Pu-RP).

Pu + PRPP PRP + PPi

Ada 2 mekanisme:

1. Fosforibosilasibasa purin bebas dg enzim-enzim yg memerlukan

p-ribose-p sebagai donor ribosefosfat :

a.Adenin fosforibosil transferase (APRT)

Memfosforibosilasiadenin menjadiAMP

b. Hipoxantin-guanin fosforibosil transferase (HGPRT)

Memfosforibosilasihipoxantin dan guanin menjadi IMP dan GMP

Proses fosforibosilasi dengan HGPRT lebih aktif daripada APRT


7/23

2/16/2

Purin Salvage Pathway

2. Fosforilasi langsung ribonukleosida purin oleh ATP

Purin + ATP ADP + Purin-p

-Adenosin kinase : AdenosinAMP

Deoksiadenosin dAMP

- Deoksisitidin kinase: Deoksisitidin dCMP

Deoksiadenosin dAMP

2-Deoksiguanosin dGMP

Jalur ini dilakukan di liver basa purin dipakai oleh

jaringan lain yang tdk bisa mensintesis purinOtak: PRPP amidotransferase

Eritrosit & PMN Lekosit tdk bisa mensintesis 5-

fosforibosilamin

Regulasi Biosintesis Purin

1. Sintesis IMP perlu 6 mol ATP + glisin, glutamin, metenil H4folat &

aspartat. Kecepatan sintesis purin terutama ditentukan oleh

konsentrasi PRPP. Konsentrasi PRPP ditentukan oleh kecepatan

sintesisnya, pemakaian & degradasinya.

Kecepatan sintesis PRPP tergantung:

a. Tersedianya ribose-5-fosfat (substrat)

b. PRPP sintase : - konsentrasi fosfat

- ribonukleotida purin sebagai regulator

alosterik

Pemakaian enzim ini terutama tergantung aktivitas salvage

pathway untuk hipoxantin & guanin, juga sintesis de novo

(sekunder)

2. PRPP glutamil amidotransferase (reaksi no. 2)dihambat oleh AMP &

GMP secara kompetitif. Hambatan ini kurang penting.


8/23

2/16/2

3. Reaksi (12) & (14) IMPAMP + GMP

AMP menghambat adenilosuksinat sintetase

GMP menghambat IMP dehidrogenase

IMP AdenilosuksinatAMP (perlu GTP)

XMP GMP (perlu ATP)

Regulasi menyilang untuk mencegah sintesis 1 macam nukleotida

purin bila terjadi defisiensi dari nukleotida lain

Reduksi 2-hidroksil nukleotida purin & pirimidin dikatalisis oleh

kompleks ribonukelotida reduktase dNDPs. Enzim hanya aktif ketikasel aktif mensintesis DNA

Reduksi NDPs menjadi dNDPs merupakan kontrol keseimbangan

produksi deoksiribonukleotida untuk sintesis DNA

GTP

ATP


Skema pengontrolan kecepatanregulasi sintesa purin (de novo)


9/23

2/16/2

Regulasi perubahan IMP menjadi

AMP atau GMP



10/23

2/16/2


Untuk pembentukan IMP dibutuhkan 6 ikatan fosfat bertenaga

tinggi dan: glisin, glutamin, meteniltetrahidrofolat dan aspartat

Regulator terpenting adalah konsentrasi PP ribose P dalam

sel

Regulasi konsentrasi PP ribose P ini tergantung dari

perbandingan kecepatan sintesanya dan

pemakaian/degradasinya

Kecepatan sintesanya tergantung:

1. Adanya substrat, terutama ribose-5P sebab lebih sedikit

terdapat daripada ATP

2. Aktivitas PP ribose P sintetase yang tergantung dari kadar

fosfat intrasel dan kadar ribonukleotida purin dan pirimidin

yang dapat bertindak sebagai allosterik regulator

Kecepatan pemakaian/degradasi PP ribose P tergantung:

Pemakaiannya dalam salvage pathway yang dapat

mengfosforibosilasi hipoxantin dan guanin

Sintesa purin de novo

Pada laki-laki dengan defisiensi HGPRT yang menurun terdapat:

1. kadar PP ribose P dalam eritrosit yang meningkat

2. cultured fibroblast yang meningkat

Enzim PP ribose P amidotransferase (reaksi 2) dapat dihambat oleh

nukleotida purin (terutamaAMP dan GMP secara feedback)

bersaing dengan adanya PP ribose P



11/23

2/16/2

Katabolisme Purin

Hasil akhir: asam urat

Guanin & hipoxantin xantin asam urat

Hasil akhir katabolisme purin pada manusia adalah asam urat

99% asam urat manusia didapat dari substrat oleh nukleosida

purin fosforilase (komponen penting pada purin salvage pathway)

Xantin oksidase:

- sangat aktif pada hati, usus halus, ginjal

- menghambat pembentukan asam urat

- pegang peranan penting pada keadaan hiperurikemia dan gout

Pada orang normal (dalam jumlah kecil): asam urat (berasal darimetabolisme asam nukleat oleh flora bakteri dalam usus)

diabsorbsi dan langsung diekskresi

Pada golongan primata rendah: terdapat enzim urikase yang

merubah asam urat menjadi allantoin yang sangat mudah larut

dalam air

Katabolisme Purin


12/23

2/16/2

Pada amfibi, burung dan reptil tidak mempunyai urikase sehingga

mereka mengekskresikannya dalam bentuk asam urat dan guanin

18-20 % dari asam urat yang hilang tidak diekskresi dalam urine

akan dipecah jadi CO2 dan amonia diekskresi dalam empedu

untuk masuk dalam usus dan dipecah oleh flora usus

Pada manusia pemecahan asam urat menjadi CO2 + NH3 tidak

tergantung dari flora usus

Na-urat pada manusia akan difil trasi oleh glomerulus dan

direabsorbsi dan sebagian disekresikan pada tubulus proximal

loop dari Henle dan direabsorbsi lagi oleh tubulus distalis

Total ekskresi asam urat manusia dalam 24 jam = 400-600 mg

Aspirin (dosis tinggi): menghambat ekskresi dan reabsorbsi asam

urat

Katabolisme Purin

BIOSINTESIS PIRIMIDIN

MEMERLUKAN: PRPP, glutamin, CO2, aspartat,

H4folat

Beda dg biosintesis purin: ribosefosfat disini diikat

pada akhir reaksi

Enzim pd reaksi (4): dlm mitokondria, lainnya dlm

sitosol

(12) H2Folat H4Folat oleh dihidrofolat reduktase dipakai lagi. Inhibitor: MTX (methotrexat)


13/23

2/16/2

PIRIMIDIN SALVAGE PATHWAY

Mammalia tidak dapat mengubah basa pirimidin bebas menjadi

nukleotidanya, tetapi mempunyai salvage pathway untuk mengubah

nukleosida pirimidin, uridin, sitidin dan timidin menjadi nukleotida

pirimidinnya

Enzim orotat fosforibosiltransferase dapat mengsalvage asam orotat

menjadi OMP, tetapi asam orotat tidak dianggap sebagai basa

pirimidin murni

Enzim ini tidak dapat memakai basa pirimidin sebagai substratnya

meskipun ia dapat mengubah allopurinol (4-hidroksipirazolo-pirimidin)

menjadi nukleotida. Obat anti kanker 5-fluoro urasil dapat pula

difosforibosilasikan oleh enzim tersebut di atas


14/23

2/16/2

ATP ADP

URIDIN UMP

SITIDIN CMP

ATP ADP

TIMIDIN TMP

PIRIMIDIN SALVAGE PATHWAY

URIDIN-SITIDIN KINASE

TIMIDIN KINASE

Katabolisme Pirimidin

Terutama terjadi di hati dengan hasil

akhirnya berupa zat-zat yang mudah

larut dalam air. Hasil akhir

katabolisme purin sukar larut (as.

urat, sodium urat)

Hasil akhir katabolisme berupa

alanin (dari sitosin dan urasil) dan

amino isobutirat (dari timin)


15/23

2/16/2

Katabolisme Pirimidin

Ekskresi -aminoisobutirat meningkat

pada leukemia dan radiasi sinar X,

akibat peningkatan destruksi sel dan

DNA nya.

Ekskresi -aminoisobutirat juga

meningkat pada 25% orang normal

dari etnis Cina dan Jepang

Untuk pseudouridin yang terdapat dalam

tRNA, tidak ada mekanisme hidrolisa ataufosforilasi untuk nukleosida ini menjadi basa

pirimidinnya (urasil), sehingga pseudouridin

diekskresikan sebagai pseudouridin dalam

urine manusia

Regulasi Biosintesis Pirimidin

Melalui 2 mekanisme:

1. 2 enzim pertama diregulasi secara allosterik

(karbamoil fosfat sintetase dan aspartat

transkarbamoilase)

Karbamoil fosfat sintetase:

- dihambat oleh UTP dan nukleotida purin

- diaktivasi oleh PP ribose P

Aspartat transkarbamoilase dpt dihambat oleh CTP

2. 3 enzim pertama dan 2 enzim terakhir diregulasi

secara represi dan derepresi yang terkoordinasi


16/23

2/16/2

Pada pemeriksaan isotop, kecepatan sintesis purinsejajar dengan sintesa pirimidin adanya kontroluntuk sintesa purin dan pirimidin

Enzim PP ribose P sintetase (untuk pembentukannukleotida purin dan pirimidin) dapat dihambatsecara feedback oleh nukleotida purin dan pirimidin

Enzim karbamoil sintetase dihambat secara feedbackoleh nukleotida purin dan pirimidin dan diaktifkanoleh PP ribose P

Kesimpulan ada suatu regulasi menyilang (cross

regulation) antara sintesa nukleotida purin danpirimidin




17/23

2/16/2

KELAINAN METABOLISME PURIN

Hiperurikemia dan Gout

Bentuk asam urat tergantung dari pH sekitarnya, pH pada

keadaan fisiologis didapatkan hanya asam urat dan garam

monosodium dari urat

pH < 5,75 terutama terdapat dalam bentuk asam urat

pH = 5,75 jumlah asam urat = Na urat

pH > 5,75 terutama terdapat dalam bentuk Na urat

Miseible urate pool dari tubuh dapat digambarkan dari

kadar Na urat dalam serum

Hiperurikemia: bila kadarnya melebihi jumlah kelarutan Naurat dalam serum, serum jenuh dengan urat dan kristal Na

urat akan mengendap

Kelarutan Na urat dalam serum pada 37C adalah 7 mg/dl

Endapan Na urat dapat bertumpuk di dalam atau sekitar

sendi

Tophi: tumpukan asam urat pada sendi

Penumpukan kristal Na urat pada jaringan meliputi

fagositosis dari kristal oleh lekosit polimorfonulear pada

sendi dan dapat menyebabkan reaksi peradangan akut

(acute gouty arthritis)


18/23

2/16/2

Keradangan yang kronis pada sendi karena penumpukan

tophi dapat menyebabkan kerusakan pada sendi Dalam air kelarutan asam urat adalah 1/17 dari Na urat

pH urine orang normal < 5,75 (pK asam urat) Bentuk

utama urat pada urine setelah proses di tubuli distalis dan

collecting ducts dalam ginjal adalah asam urat (sangat

tidak larut dalam air

Pengendapan asam urat dapat dicegah dengan membuat

urine jadi alkalis sehingga asam urat yang terjadi lebih

mudah larut

Kristal Na urat berbentuk jarum

Keadaan hiperurikemia dapat dibagi 2:

1. Ekskresi urat yang terganggu:

Gangguan pada ginjal menyebabkan peningkatan serum

urat walaupun produksinya normal

2. Ekskresi asam urat yg berlebihan karena overproduksi:

a. Sekunder karena penyakit lain, misal: keganasan,

psoriasis

b. Gangguan enzim:

- PPRP sintetase nukleotida purin

- Defisiensi HGPRT PPRP sintesis de novo

nukleotida purin

- Defisiensi glukosa 6P-ase katabolisme purin

pembentukan asam urat

c. Sebab yang tidak diketahui


19/23

2/16/2

Lesch-Nyhan syndrome

- HGPRT X linked resesif

- cerebral palsy, choreoathetosis, spasticity

- hiperurikemia (overproduksi) batu asam urat

- self mutilation

- Heterozygote defisiensi HGPRT sebagian

hiperurikemia saja tanpa disertai gangguan neurologis

- sering disertai peningkatan PP ribose P dalam sel

karena gangguan pada salvage pathway

Von Gierkes Disease

HMP shunt ribose 5P sehingga PPRP

overproduksi purin hiperurikemia

Juga didapatkan defisiensi glukosa 6P-ase

- Terdapat laktat asidosis kronis peningkatan nilai

ambang ginjal untuk sekresi asam urat penumpukan

asam urat dalam tubuh


20/23

2/16/2

Hipourikemia

Sekresi atau produksi

Gangguan genetik atau penyakit liver berat

defisiensi xantin oksidase

Ekskresi oksipurin, hipoxantin dan xantin bila sangat

berat dapat terjadi xantinuria dan pembentukan batu

xantin

Pada defisiensi purin nukleosida fosforilase dapat

disertai dengan hipourikemia sebab tidak dapat

diproduksinya hipoxantin dan guanin dari inosin dan

guanosin, sehingga nukleosida purin akan banyakdiekskresikan dalam urine, yaitu: inosin, guanosin

dan deoksiguanosin

Guanosin dan deoksiguanosin tidak mudah larut

sehingga dapat terjadi batu ginjal

Penyakit immunodefisiensi yang berperanan pada

defisiensi enzim metabolisme purin yaitu:

a. defisiensi adenosin deaminase, dimana

sel limfosit T dan B sangat jarang

b. defisiensi purin nukleosida fosforilase,

dimana limfosit T jarang tetapi sel Bnormal

Penyebab: autosomal resesif

Defisiensi purin sangat jarang pada manusia, pada

umumnya karena defisiensi asam folat dan vitamin B12

Hipourikemia


21/23

2/16/2

KELAINAN METABOLISME PIRIMIDIN

Hasil akhir katabolisme pirimidin: CO2, ammonia, beta

alanin dan propionatmudah larut dalam air bila over

produksijarang didapati kelainan-kelainan

Hiperurikemia dengan overproduksi PPRP peningkatan

nukleotida peningkatan ekskresi dari beta alanin

Defisiensi folat dan vitamin B12 defisiensi TMP

aminoisobutirat Aciduria- kelainan autosomal resesif- diturunkan, terutama pada orang-orangAsia dan tidak ada

hubungannya dengan penyakit-penyakit lain

Hereditary orotic aciduria

tipe I:

- tipe yang lebih sering def. orotat fosforibosil

transferase & orotidilat dekarboksilase

- terjadi anemia megaloblastik, tdp kristal jinggadalam urine

tipe II:

- krn defisiensi orotidilat dekarboksilase

Terapi:a. Allopurinol (4hidroksipirazolo pirimidin)

- purin analog menghambat xantin oksidase

- menghambat fosforibosilasi asam orotat

b. 6-azauridin setelah diubah jadi 6 azauridilat

- inhibitor kompetitif untuk OMP dekarboksilase


22/23

2/16/2

Reyes Syndrome:

Gangguan pada mitokondria hati

Orotikasiduria sekunderkarena ketidakmampuan

mitokondria memakai karbamoil fosfat (pada defisiensi

ornitin trankarbamoilase) overproduksi asam orotat

Defisiensi ornitin transkarbamoilase (enzim dalam

mitokondria hati untuk sintesa urea dan arginin):

- terjadi peningkatan ekskresi dari asam orotat, urasil

dan uridin

- karena blok enzim sehingga terjadi akumulasi enzimtersebut dalam mitokondria

- enzim ini dapat berdifusi keluar sitosol katalisa

sintesis pirimidin

Leukemia dan limfoma:

- katabolisme asam nukleat meningkat

- ekskresi pseudouridin dalam urine

meningkat (zat ini mudah larut dalam

air sehingga tidak menimbulkan

masalah)


23/23

2/16/2

Purin Pirimidin2

Documents