Пиримидиновое кольцо образуется путем конденсации двух широко распространенных предшественников — аспарагиновой кислоты и карбамоилфосфата. Последний участвует и в образовании мочевины, но при синтезе пиримидинов это соединение, по-видимому, образуется иным путем. Карбамоилфосфатсинтетаза цикла мочевины использует NH3, она находится в митохондриях, где осуществляется также следующая реакция цикла.

Синтетаза, участвующая в биосинтезе пиримидинов, однако, получает NH2 за счет амидного азота глутамина и находится вне митохондрий, в цитозоле. Эти начальные реакции пути биосинтеза ингибируются его конечными продуктами — пиримидиновыми нуклеотидами УТФ и ЦТФ, что служит классическим примером регуляции по принципу отрицательной обратной связи.

Для фермента аспартаткарба-моилтрансферазы, например, аллостерическим ингибитором служит ЦТФ, так что избыток этого нуклеотида в клетке автоматически выключает свой собственный биосинтез, действуя на раннее звено в цепи биосинтетических реакций.

Аналогичным образом цитозольная (но не митохондриальная) форма карбамоилфосфатсинтетазы ингибируется УТФ по принципу обратной связи. Хотя в печеночной клетке возможна конкуренция за общие предшественники (аспартат и карбамоилфосфат) процессов биосинтеза мочевины и пиримидиновых производных, особенности внутриклеточного распределения ферментов и специфических регуляторных механизмов позволяют этим двум процессам функционировать независимо и параллельно друг другу в соответствии с общими потребностями организма.

В результате осуществления ряда реакций молекула карбамоиласпартата подвергается циклизации с образованием замкнутой структуры, окисляемой затем до оротовой кислоты. Последняя превращается в нуклеотид при помощи активированного сахара фосфорибозилпирофосфата (ФРФФ). Это соединение, образующееся из рибозо-5-фосфата за счет двух терминальных фосфатов АТФ, является макроэргическим и, таким образом, может само по себе энергетически обеспечить возникновение связи между углеродом, который находится в положении 1 рибозы, и азотом в положении 1 пиримидина.
Наконец, декарбоксилирование приводит к образованию продукта цепи реакции уридиловой кислоты, или УМФ.

Дальнейшая достройка пиримидинового кольца путем присоединения NH2 от глутамина приводит к образованию цитидин-нуклеотидов, тогда как присоединение СН3 — к образованию тиминнуклеотидов. Источником СН3 производных тимина служит не S-аденозилметионин, как это бывает обычно; эти метильные группы образуются в результате восстановления и переноса одноуглеродного фрагмента (формальдегида), связанного с коферментом — фолиевой кислотой.

Здесь мы встречаемся с тем же типом реакции образования метильных групп, который обсуждался выше в связи с ресинтезом метионина из гомоцистеина; в этом случае также требуется участие витамина B12. Синдром, связанный с недостаточностью этого витамина, пернициозная анемия, сопровождается также нарушением поступления тимидиннуклеотидов в кроветворные ткани; в результате нарушается синтез ДНК в дифференцирующихся клетках крови, а это ведет к недостаточности эритроцитов в циркулирующей крови.

- Читать далее "Синтез пуриновой циклической структуры. Значение фолиевой кислоты"