- 構造と特性
- 生合成
- 生合成の調節
- RNA生合成における役割
- 糖の生合成における役割
- 糖の異性体相互変換における役割
- 糖タンパク質生合成における役割
- グルタミンシンターゼの調節における役割
- RNA編集における役割
- UDP-グルコース生合成
- ウラシルDNAグリコシラーゼ
- 参考文献
ウラシルは、リボ核酸（RNA）に見出さピリミジン核酸塩基型です。後者はウラシルの代わりにチミンを持っているので、これはデオキシリボ核酸（DNA）からRNAを区別する特徴の1つです。ウラシルとチミンの両方の物質は、後者がメチル基を持っているという点でのみ異なります。
進化論の観点から、RNAは遺伝情報を保存し、DNAおよび酵素の前に細胞内で触媒として機能した最初の分子であると提案されています。このため、ウラシルは生命の進化において重要な役割を果たしたと考えられています。
ソース：ケミクンゲン
生物では、ウラシルは遊離形では見られませんが、一般的にヌクレオチド一リン酸（UMP）、二リン酸（UDP）、および三リン酸（UTP）を形成します。これらのウラシルヌクレオチドには、RNAやグリコーゲンの生合成、糖の異性体相互変換、グルタミン合成酵素の制御など、さまざまな機能があります。
構造と特性
ウラシルは、2,4-ジオキシピリジンと呼ばれ、分子式が112.09 g / mol の実験式C 4 H 4 N 2 O 2を持ち、白色の粉末として精製されます。
ウリジンの構造は、4つの炭素原子と2つの窒素原子を持ち、二重結合が交互に並んだ複素環です。平面です。
1M水酸化ナトリウムへの溶解度は25℃、50mg / mlで、pKaは7.9から8.2の間です。その最大吸光度（ʎ波長maxが）発生258の間と260 nmです。
生合成
ピリミジンヌクレオチド生合成（ウラシルとサイトカイン）には共通の経路があります。最初のステップは、CO 2とNH 4 +からのリン酸カルバモイルの生合成であり、リン酸カルバモイル合成酵素によって触媒されます。
ピリミジンはリン酸カルボイルとアスパラギン酸から構成されています。両方の物質が反応し、アスパラギン酸トランスカルバモイラーゼ（ATCase）によって触媒される反応であるN-カルバモイルアスパラギン酸を形成します。ピリミジン環の閉鎖は、ジヒドロオターゼによって触媒される脱水によって引き起こされ、L-ジヒドロロテートを生成します。
L-ジヒドロローテートは酸化され、オロチン酸に変換されます。電子受容体はNAD +です。これは、ジヒドロオロト酸デヒドロゲナーゼが触媒する反応です。次のステップは、ホスホリボシルピロリン酸（PRPP）からオロチン酸へのホスホリボシル基の転移から成ります。それは、オロチン酸ホスホリボシルトランスフェラーゼによって触媒される、オロチジル酸（OMP）と無機ピロリン酸（PPi）を形成します。
最後のステップは、オロチジル酸（OMP）のピリミジン環の脱炭酸から成ります。それは、脱炭酸酵素によって触媒されるウリジル酸（ウリジン-5'-一リン酸、UMP）を形成します。
次に、キナーゼの関与により、リン酸基がATPからUMPに移動し、UDP（ウリジン-5'-二リン酸）を形成します。後者が繰り返され、UTP（ウリジン-5'-三リン酸）が形成されます。
生合成の調節
細菌では、ピリミジン生合成の調節は、アスパラギン酸トランスカバモイラーゼ（ATCase）のレベルで、負のフィードバックを通じて発生します。
この酵素は、ピリミジン生合成経路の最終産物であるCTP（シチジン-5'-三リン酸）によって阻害されます。ATCaseは、アロステリックレギュレータCTPにバインドする規制サブユニットを持っています。
動物では、ピリミジン生合成の調節は、2つの酵素のレベルで負のフィードバックを介して行われます。および2）OMPデカルボキシラーゼ。これは、触媒する反応の産物であるUMPによって阻害されます。OMPの生合成率は、PRPPの可用性によって異なります。
RNA生合成における役割
ウラシルは、メッセンジャーRNA（mRNA）、トランスファーRNA（tRNA）、リボソームRNA（rRNA）など、すべての種類のRNAに含まれています。これらの分子の生合成は、転写と呼ばれるプロセスを通じて起こります。
転写中に、DNAに含まれる情報は、RNAポリメラーゼによってRNAにコピーされます。RNAに含まれる情報がDNAにコピーされる逆のプロセスは、逆転写酵素によっていくつかのウイルスや植物で発生します。
RNA生合成にはヌクレオシド三リン酸（NTP）が必要です。つまり、ウリジン三リン酸（UTP）、シチジン三リン酸（CTP）、アデニン三リン酸（ATP）、グアニン三リン酸（GTP）です。反応は次のとおりです。
（RNA）n残基 + NTP->（RNA）n + 1残基+ PPi
無機ピロリン酸塩（PPi）の加水分解は、RNA生合成にエネルギーを提供します。
糖の生合成における役割
糖エステルは生物では非常に一般的です。これらのエステルのいくつかは、UDP糖などのヌクレオシドエステル二リン酸で、細胞内に非常に豊富に含まれています。UDP糖は、二糖、オリゴ糖、多糖の生合成に関与しています。
植物では、スクロースの生合成は2つの経路を介して発生します：一次および二次経路。
主な経路は、UDP-D-グルコースからD-フルクトースへのD-グルコースの移動であり、スクロースとUDPを形成します。二次経路には2つのステップがあります。UDP-D-グルコースとフルクトース-6-リン酸で始まり、スクロースとリン酸の形成で終わります。
乳腺では、乳糖の生合成はUDP-D-ガラクトースとグルコースから発生します。
植物では、セルロース生合成は、UDP-グルコースから成長しているポリグルコース鎖の非還元末端までのベータ-D-グルコシル残基の連続的な凝縮によって行われます。同様に、アミロースとアミロペクチンの生合成は、成長する鎖へのグルコース供与体基質としてUDP-グルコースを必要とします。
動物では、グリコーゲン生合成にUDPグルコースとADPグルコースの両方が使用されます。同様に、コンドロイチン硫酸の生合成には、UDP-キシロース、UDP-ガラクトース、およびUDP-グルクロン酸が必要です。
糖の異性体相互変換における役割
ガラクトースの解糖中間体への変換は、レロワール経路を介して行われます。この経路のステップの1つは、UDP-ガラクトースからUDP-グルコースへの相互変換を促進する酵素UDP-ガラクトース-4-エピメラーゼによって触媒されます。
糖タンパク質生合成における役割
糖タンパク質生合成中、タンパク質はゴルジ体のシス、ミドル、トランスの嚢を通過します。
これらの各袋には、糖タンパク質を処理する酵素のセットがあります。グルコースおよびガラクトースなどの糖モノマーは、UDP-ヘキソースおよび他のヌクレオチド-ヘキソースからのタンパク質のオリゴ糖に追加されます。
ヘキソースヌクレオチドは、逆輸送によってゴルジ貯水槽に輸送されます。UDP-ガラクトース（UDP-Gal）およびUDP-N-アセチルガラクトサミン（UDP-GalNAc）は、UMPとの交換により、細胞質ゾルから貯水槽に入ります。
ゴルジ槽では、ホスファターゼがUDPのリン酸基を加水分解し、UMPとPiを形成します。UDPは、ガラクトシルトランスフェラーゼとN-アセチルガラクトサミルトランスフェラーゼによって触媒される反応から生じます。ホスファターゼによって形成されるUMPは、ヌクレオチド-ヘキソース交換に役立ちます。
グルタミンシンターゼの調節における役割
グルタミンシンターゼの調節機構は、それを不活性化するアデニル化とそれを活性化するデデニル化からなる共有結合修飾です。この共有結合修飾は可逆的であり、アデニルトランスフェラーゼによって触媒されます。
アデニルトランスフェラーゼ活性は、共有結合修飾であるウリジニル化によって調節されるPIIタンパク質の結合によって調節されます。
ウリジル化と脱ウリジル化はどちらもウリジルトランスフェラーゼによって行われます。この酵素では、ウリジル化活性はグルタミンとリン酸によるものであり、α-ケトグルタル酸とATPのPIIへの結合によって活性化されます。
RNA編集における役割
一部のmRNAは翻訳前に編集されます。Trypanosoma bruceiなどの一部の真核生物では、チトクロームオキシダーゼサブユニットII遺伝子の転写産物のRNA編集があります。これは、末端ウリジルトランスフェラーゼによって触媒される反応であるウラシル残基の挿入によって起こります。
編集された製品を補完するガイドRNAは、編集プロセスのテンプレートとして機能します。初期転写物とガイドRNAの間に形成される塩基対には、ワトソンクリックではなく、RNAで一般的なG = U塩基対が含まれます。
UDP-グルコース生合成
生理学的条件下では、グルコース-1-リン酸からのグリコーゲンの生合成は熱力学的に不可能です（ΔG陽性）。これにより、生合成の前に、グルコース-1-リン酸（G1P）の活性化が発生します。この反応は、G1PとUTPを組み合わせて、ウリジン二リン酸グルコース（UDP-グルコースまたはUDPG）を形成します。
反応は、UDP-グルコースピロホスホリラーゼによって触媒され、次のようになります。
G1P + UTP-> UDP-グルコース+ 2Pi。
このステップのギブスの自由エネルギーの変動は大きく、負です（-33.5 KJ / mol）。酸素への反応中に、G1PはUTPのアルファリン原子を攻撃し、UDPグルコースと無機ピロリン酸塩（PPi）を形成します。次に、PPiは無機ピロホスファターゼによって加水分解され、その加水分解エネルギーが一般的な反応を促進します。
UDP-グルコースは「高エネルギー」物質です。それは、グルコース残基と成長する多糖鎖との間にグリコシド結合を形成することを可能にする。この同じエネルギー原理は、二糖、オリゴ糖、糖タンパク質の生合成など、UDP糖が関与する反応に適用できます。
ウラシルDNAグリコシラーゼ
自然に発生するDNA病変があります。これらの病変の1つは、サイトカインの自然脱アミノ化であり、その結果としてウラシルに変換されます。この場合、ウラシルDNAグリコシラーゼと呼ばれる酵素によって修飾された塩基をDNAから除去することで修復が行われます。
酵素ウラシルDNAグリコシラーゼは、損傷したサイトカイン（ウラシル）を除去し、APサイト（apurinic-apyrimidinic site）と呼ばれる窒素塩基を欠くデオキシリボース残基を生成します。
次に、酵素APエンドヌクレアーゼがAPサイトのホスホジエステルバックボーンを切断し、糖リン酸残基を除去します。DNAポリメラーゼIは損傷した鎖を修復します。
参考文献
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