REAKSI-REAKSI SPESIFIK PADA NUKLEOTIDA

            Nukleotida ialah monomer asam nukleat (building block) yang dalam metabolisme seluler mempunyai banyak fungsi. Nukleotida juga berfungsi sebagai tempat informasi ginetik. Terdapat dua jenis asam nukleat yakni asamdeoksiribonukleat atau deoxyribonucleic acid (DNA) dan asam ribonukleat atau ribonucleic acid (RNA).

            Nukleotida mempunyai beberapa fungsi. Yang pertama, nukleotida mempunyai fungsi sebagai sumber energi dalam bentuk bahan kimia. Ini merupakan ATP atau adenosin trifosfat juga CAM siklik adenosin monofosfat. selanjutnya, nukleotida digunakan sebagai sel sinyal melalui CGM siklik guanosin monofosfat dan CAM. Selain itu, nukleotida digunakan sebagai kofaktor dari reaksi enzim antara lain seperti flavin mononukleotida, koenzim-A, flavin adenin dinukleotida.

            Terdapat 3 karakteritik komponen dari nukleotida yaitu basa nitrogen heterosiklik, gula pentosa dan gugus fosfat. Molekul dari nukleotida yang jika gugus fosfatnya di hidrolisis disebut dengan nukleosida. Sedangkan untuk basa maupun gula pentosa adalah bentuk senyawa heterosiklik.

            Basa nitrogen heterosiklik purin dan pirimidin merupakan penyusun nukleotida. Terdapat empat jenis basa nitrogen yang menyusun DNA yaitu adenin (A), guanin (G), sitosin (C) dan timin (T). Untuk pembentuk RNA terdapat adenin (A), guanin (G), sitosin  (C) dan urasil (U). Basa nitrogen yang jenis purin diantaranya adenin dan guanin sedang untuk yang pirimidin diantaranya ialah timin, urasil dan sitosin. Selanjutnya untuk gula pentosa yang menyusun nukleotida berbentuk furanosa.

            Jika ribosa atau deoksi ribosa ditambahkan ke dalam basa nitrogen senyawa yang dihasilkan ini dinamakan nukleosida. Molekul nukleosida terdiri dari pentosa (deoksiribosa ataupun ribose) yang terikat dengan suatu basa (purin ataupun pirimidin). Sehingga jika suatu nukleoprotein dihidrolisis sempurna akan menghasilkan protein, asam fosfat, pentosa dan juga basa purin atau pirimidin.

- Polinukleotida

            Polinukleotida mampu terbentuk ketika nukleotida terikat dengan 3’-5’ fosfodiester. Polimerisasai dari deoksi ribonukletida akan menghasilkan DNA, namun jika terjadi pada ribonukleotida akan menghasilkan RNA.

- De Novo sintesa purin nukleotida

            Gambar tersebut merupakan struktur dari purin, nomor yang dimiliki cincin purin, komposisi dan juga sumber pembentuk. Dimana N-1 hasil dari Aspartat, C-2 hasil dari 10 Formiltetrahidrofolat (10-FTHF), N-3 didapat dari gugus amida glutamin, C-4, C-5 hasil dari  glisin, C-6 dihasilkan dari CO2, N-7 didapat dari glisin, C-8 hasil dari 10-FTHF, N-9 hasil dari gugus amida glutamin.

            Basa purin dihasilkan dalam bentuk nukleotidanya, yakni terikat bersama ribosa 5 fosfat. Diawali dimana ribosa 5 fosfat bersama ATP akan menghasilkan 5-fosforibosil 1 pirofosfat (PRPP). Enzim yang membantu ialah PRPP sintase.

            Reaksi ini berlangsung pada banyak jaringan, hal ini dikarenakan pada PRPP terdapat beberapa fungsi antara lain: pembentukan NAD dan NADP, pada sintesa dari nukleotida pirimidin, dan “daur ulang” (salvage pathway).

            De Novo sintesa purin nukleotida tahapan yang kemudian sangat aktif pada sitosol sel hepar, pada saat ini semua enzim berada pada suatu agregasi (polimer) makromolekuler.

- Pembentukan IMP

            Terdapat 10 tahapan pembentukan IMP. Kesepuluh tahap tersebut antara lain sebagai berikut:

1. PRPP dengan glutamin menghasilkan 5-fosforibosilamin (PRA)(glutamin-PRPP amidotransferase).

2. Terjadi asilasi oleh glisin pada gugus amino sehingga dihasilkan glisinamid ribonukleotida (GAR) (GAR sintase)

3. Transfer gugus formil dari 10-formiltetrahidrofolat kepada N-7 dihasilkan Formilglisinamid ribonukleotida (FGAR) ( GAR transformilase)

4. Terjadi perubahan amida  menjadi amidin, diperlukan ATP, glutamin yang merupakan sumber N jadi formilglisinamidin ribonukleotida (FGAM) (FGAM sintase)

5. Ditutupnya cincin (5), diperlukan ATP membentuk aminoimidazol ribonukletida (AIR) (AIR sintase)

6. CO₂ akan diikat pada C-5, akan dihasilkan C-4, dihasilkan suatu karboksiamino Imidzolribonukleotida (CAIR) (AIR karboksilase). Tidak perlu adanya biotin. Diikatnya CO₂ pada awal yakni dengan N-3, selanjutnya dipindah terikat kepada C-5. Diperlu adanya ATP.

7 dan 8 Kondensasi terjadi pada aspartat dengan karboksilat yang baru terbentuk dihasilkan amida, aminoimidazol suksinilokarboksamida ribonukleotida (SAICAR) (SAICAR sintase).

Dengan enzim adenilosuksinat liase fumatrat mengalami pemecahan dan membentuk amino-imidazol karboksamida ribonukleotida (AICAR)(Adenilosuksinat liase)

9. Nitrogen yang berasal dari amida terkondensasi dengan suatu gugus formil, dan menutupi cincin (6) purin (IMP siklohidrolase).

- Pembentukan AMP dan GMP

            IMP dapat mengalami suatu perubahan dan dihasilkan AMP atau GMP. Untuk dapat menghasilkan suatu GMP,  IMP mula-mula mengalami oksidasi sehingga berubah menjadi XMP yang mana juga dibutuhkan NAD⁺. Selanjutnya oksigen yang ada di posisi 2 mengalami pergantian dengan Nitrogen yang asalnya dari amida glutamin, rekasi ini berlangsung dengan adnya ATP.

            Pada ketika menghasilkan AMP, IMP memperoleh N yang posisinya mengganti O pada tempat 6 dari suatu aspartat. Pada reaksi ini dibutuhkan suatu energi yang di dapatkan dari GTP. Dan diakhiri dengan lepasnya fumarat.

            Sintesa pada nukleotida purin dari suatu basa purin dan nuikleosida purin dinamakan dengan istilah “salvage pathways” (daur penyelamatan atau daur ulang). Basa purin bebas adenin, guanin, dan hiposantin dapat mengalami perubahan kembali ke bentuk nukleotidanya masing-masing. Terdapat dua buah enzim kunci  transferase terlibat pada thap daur ini. Pertama adeninfosforibosiltransferase (APRT) yang menjadi katalis reaksi berikut :

PRPP + Adenin ↔ PPi + AMP

Enzim kedua yakni, hiposantin-guanin fosforibosiltransferase (HGPRT), yang berperan sebagai katalis reaksi berikut ini:

PRPP + Hiposantin ↔ PPi + IMP

PRPP + Guanin ↔ PPi + AMP

- Daur ulang (salvaging) = penyelamatan pirimidin nukleotida

            Tipe kedua daur ulang (salvage pathway) = penyelamatan terdapat dua tahap yang merupakan jalur utama “salvaging” pirimidin.

(Tipe pertama : enzim orotat PRT dapat menggunakan pirimidin yang lain sehingga dihasilkan suatu  nukleosida yang sesuai)

Ribosa 1-fosfat +  Basa ↔  Pi +  Nukleosida

(nukleosida fosforilase)

ATP + Nukleosida ↔ ADP + Nukleotida

(nukleosida kinase)

Permasalahan 

1. Terdapat 3 karakteritik komponen dari nukleotida yaitu basa nitrogen heterosiklik, gula pentosa dan gugus fosfat. Tolong jelasakan tentang gula pentosa dan apa saja yang penting dari gula pentosa?

2. Vukleotida digunakan sebagai kofaktor dari reaksi enzim antara lain seperti flavin mononukleotida, mohon dijelaskan tentang flavin mononukleotida?

3. Basa purin dihasilkan dalam bentuk nukleotidanya, yakni terikat bersama ribosa 5 fosfat. Diawali dimana ribosa 5 fosfat bersama ATP akan menghasilkan 5-fosforibosil 1 pirofosfat (PRPP).Tolong dielasakan apa-apa saja fungsi dari ATP?