PNPase

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Purine-Nukleosid-Phosphorylase, abgekürzt als PNPase, ist ein Enzym, das am Purinstoffwechsel beteiligt ist. Purine-Nukleosid-Phosphorylase kann Adenosin zu Adenin, Inosin zu Hypoxanthin und Guanosin zu Guanin metabolisieren und produziert Ribose-5-Phosphat in diesen Reaktionen. Es sollte beachtet werden, dass das Akronym PNPase auch für ein anderes, nicht verwandtes Enzym, Polynukleotid-Phosphorylase, verwendet wird. Patienten mit einem Mangel an Purine-Nukleosid-Phosphorylase haben eine Immunschwäche, und nur T-Zellen und B-Zellen im Immunsystem sind von diesem Mangel nicht betroffen. Die menschliche Purine-Nukleosid-Phosphorylase (PNP) ist ein ubiquitär vorkommendes Enzym, das eine Schlüsselrolle im Purin-Rettungsweg spielt. Der Mangel an menschlichem PNP kann zu einer beeinträchtigten T-Zell-Funktion führen und hat normalerweise keine signifikanten Auswirkungen auf die B-Zell-Funktion. PNP ist hochspezifisch für 6-Oxopurin-Nukleoside, und seine Aktivität auf 6-Aminopurin-Nukleosiden ist vernachlässigbar. Die katalytische Effizienz von Inosin ist 350.000 Mal höher als die von Adenosin. Adenin-Nukleoside und -Nukleotide werden von Adenosin-Deaminase und AMP-Deaminase in ihre entsprechenden Inosin-Derivate deaminiert, die weiter abgebaut werden können.

Abbildung 1. Struktur von PNPase.

Klassifikation

Nach der Substratspezifität und dem Molekulargewicht von PNP kann PNP aus verschiedenen biologischen Quellen in hochmolekulare Homohexamere und niedermolekulare Homotrimere unterteilt werden. Die meisten bakteriellen PNPs sind Hexamere, das Molekulargewicht der Untereinheit beträgt 25 kDa, die Substratspezifität ist nicht stark und kann Adenosin, Guanosin, Inosin als Substrate akzeptieren; PNP von Säugetieren und einigen Mikroorganismen (Bacillus cereus, Bacillus stearothermophilus TH 6-2) ist ein Trimer, das Molekulargewicht der Untereinheit beträgt 30~32 kDa und akzeptiert normalerweise nur Inosin und Guanosin als Substrate; einige Mikroorganismen, wie Escherichia coli, Bacillus subtilis, Bacillus stearothermophilus, existieren beide als Aggregate PNP.

Funktionen

Purine-Nukleosid-Phosphorylase ist ein Enzym, das am Purinstoffwechsel beteiligt ist. PNP metabolisiert Inosin zu Hypoxanthin und Guanosin zu Guanin und produziert in jedem Fall Ribosephosphat. Nukleosid-Phosphorylase ist ein Enzym, das Nukleoside spaltet, indem es Ribose phosphoryliert, um Nukleobasen und Ribose-1-Phosphat zu erzeugen. Es ist ein Enzym im Nukleotid-Rettungsweg. Wenn die de novo-Synthesewege unterbrochen oder nicht vorhanden sind (wie im Gehirn), ermöglichen diese Wege der Zelle die Produktion von Monophosphat-Nukleotiden. Normalerweise wird der de novo-Weg durch chemotherapeutische Medikamente wie Methotrexat oder Methotrexat unterbrochen. Alle Enzyme des Rettungswegs benötigen hochenergetische Phosphatdonoren, wie ATP oder PRPP. Adenosin verwendet das Enzym Adenosin-Kinase, das ein sehr wichtiges Enzym in Zellen ist. Die Menschen versuchen, einen Enzyminhibitor für die Chemotherapie bei Krebs zu entwickeln.

Klinische Bedeutung

PNPase und Adenosin-Deaminase (ADA) spielen zusammen eine Schlüsselrolle im Purinabbau, der als Rettungsweg bezeichnet wird. Mutationen in ADA können zu einer (d) ATP-Akkumulation führen, wodurch die Ribonukleotid-Reduktase gehemmt wird, was zu einem Mangel an (d) CTP und (d) TTP führt, was wiederum zur Apoptose von T-Lymphozyten und B-Lymphozyten führt und zu einem PNP-Mangel führt. Der Patient wird Probleme mit der Immunschwäche haben. Es betrifft nur T-Zellen. B-Zellen sind nicht von Defekten betroffen.

Anwendung

In der in vitro-Reaktion kann, wenn eine andere Purinbase oder ihr Analogon hinzugefügt wird, ein neues Purin-Nukleosid oder Analogon synthetisiert werden. Es wurde weit verbreitet in der Produktion von nukleosidalen antiviralen Medikamenten durch mikrobiologische enzymatische Methoden verwendet, wie Adenosin-Arabinosid, Ribavirin usw.