УРИДИНФОСФОРНЫЕ КИСЛОТЫ

Все ткани содержат свободную форму У. к.— уридинмонофосфат (УМФ), а также полифосфатные производные уридина — уридиндифосфат (УДФ) и уридинтрифосфат (УТФ), однако уридин-5'-фосфаты заметно преобладают. В составе нек-рых типов природных РНК в крайне незначительных (следовых) количествах встречается псевдо-уридин-5'-фосфат (псевдоуридиловая к-та), фосфорилированный по 5'-С-атому С-гликозидный изомер уридина — 5-бета-D-рибофуранозилуридин, а также ряд фосфорных эфиров различных производных уридина, из к-рых наиболее распространенным и универсальным является 5,6-дигидроуридинфосфат. В некоторых ДНК обнаружен дезоксиуридинмо-нофосфат (дезоксиуридиловая к-та), являющийся производным минорного нуклеозида 2'-дезоксиуридина.

У. к. хороню растворимы в воде, причем их растворимость повышается с увеличением степени фосфорилированности. Они проявляют свойства сильных к-т (см. хроматографии (см.).

У. к. составляют 2—3% от всей нуклеотидной фракции клеток и по содержанию в тканях животных занимают второе место после АТФ (см. Аденозинфосфорные кислоты); наиболее метаболически активен уридин-5'-монофосфат. Функции У. к. в клетке весьма разнообразны, У. к. представляют собой основные промежуточные соединения, образующиеся в процессе биосинтеза ДНК и РНК (см. Пиримидиновый обмен) и являющиеся предшественниками тиминовых и цитозиновых нуклеотидов, что делает их роль в биосинтезе ДНК еще более существенной. Уридин-5'-ди- и уридин-5'-трифосфаты в числе других нуклеотидов служат субстратами для различных ферментных систем, катализирующих синтез полирибонуклеотидов из рибонуклеозид-5'-полифосфатов: УДФ, напр., включается в полинуклеотидную цепь под действием бактериального фермента полинуклеотид-фосфорилазы (КФ 2. 7. 7. 8), в то время как в реакциях, катализируемых РНК-полимеразами (см. Полимеразы), одним из наиболее активных субстратов является УТФ.

У. к. могут играть роль донора или акцептора фосфатной группы в различных реакциях, катализируемых гликозидов (см.).

Одним из важнейших углеводных производных уридин-5'-дифосфата является уридинфосфатглюкоза (УДФглюкоза) — кофактор реакции превращения галактоземии (см.). При этом наследственном нарушении обмена организм утрачивает способность утилизировать галактозу, что приводит к накоплению в крови нерасщепленного галактозо-1-фосфата, к-рый оказывает токсическое действие на печень, железы внутренней секреции и мозг. В тканях млекопитающих, однако, обнаружен другой путь ферментативного превращения галактозо-1-фосфата в УДФгалактозу — пирофосфоролиз уридин-5'-трифосфата. После изомеризации УДФгалактозы в УДФглюкозу последняя расщепляется до глюкозо-1-фосфата. Этот дополнительный путь превращения галактозофосфата, активизирующийся на более поздних стадиях онтогенеза, объясняет феномен возрастного повышения резистентности организма к галактозе у больных галактоземией.

Широкое распространение УДФ-глюкозы свидетельствует о том, что роль этого соединения в обмене веществ не ограничивается взаимопревращением галактозы и глюкозы. УДФглюкоза участвует в синтезе фосфатсахаров и дисахаридов, в т. ч. Нуклеазы), к-рые расщепляют хозяйскую ДНК, не имеющую такой модификации.

При ферментативном окислении УДФглюкозы образуется другое производное УДФ — уридиндифосфоглюкуроновая к-та, к-рая служит донором глюкуронильных остатков при ферментативном синтезе сложных эфиров, а также Гексуроновые кислоты) могут быть аминокислоты, фенолы, гормоны, пигменты и другие биологически активные вещества, подлежащие инактивации или дезинтоксикации. Декарбоксилироваиие (см.) УДФглю-куроновой к-ты до УДФксилозы служит в организме человека и животных одним из путей превращения гексоз в пентозы. УДФглюкуроновая к-та содержится в пневмококках типа II и III, в то время как в пневмококках типа I вместо нее присутствует аналогичное производное галактуроновой к-ты. Это связано с участием УДФ в биосинтезе специфических капсулярных полисахаридов, определяющих иммунологическую индивидуальность различных групп микроорганизмов вообще и пневмококков в частности.

Наряду с другими углеводными производными УДФ в синтезе биополимеров участвует УДФ-N-ацетил-глюкозамин, являющийся донором глюкозильных групп при образовании гиалуроновых кислот (см.) и хитина (см.). В бактериальных клетках обнаружен ряд производных УДФ, входящих в состав гликоконъюгатов, являющихся предшественниками структурных гликопептидов клеточной стенки бактерий. Это прежде всего УДФ-N-ацетилмурамовая к-та и ее пептидные производные, представляющие собой простые эфиры УДФ-1Ч-ацетилглюкоза-мина и молочной кислоты (см.), в нек-рых случаях они содержат до пяти аминокислотных остатков, присоединенных к COOH-группе молочной к-ты амидной связью. УДФксилоза и УДФарабиноза являются предшественниками резервных и структурных полисахаридов растений.

Как и все прочие нуклеотиды, У. к. могут либо синтезироваться в живой клетке de novo из ненуклеотидных предшественников (аминокислот, диоксида углерода и аммиака), либо образовываться непосредственно из готовых компонентов — азотистого основания, сахара или нуклеозида. Относительное значение этих двух путей для разных тканей может сильно различаться. Биосинтез de novo У. к. представляет собой общий и основной путь биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов в клетке, причем ключевым промежуточным соединением, превращающимся в другие пиримидины (см. Пиримидиновые основания) в результате различных реакций, является уридин-5'-монофосфат.

Известно наследственное нарушение обмена пиримидинов у человека — оротатацидурия, характеризующаяся накоплением Пернициозная анемия). Оротатацидурия обусловлена генетическим дефектом ферментативной системы образования УМФ. Получены данные, свидетельствующие о том, что прием уридина восстанавливает нормальный рост, уменьшает анемию и снижает выделение оротовой к-ты с мочой. Это указывает на существование запасных путей биосинтеза УМФ, не включающих образования оротовой к-ты и играющих большую роль в метаболических процессах. Так, при патогенетическом лечении оротатацидурии уридином УМФ образуется из него с помощью уридинкиназы (КФ 2. 7. 1. 48) в присутствии АТФ. Урацил также может быть превращен в УМФ прямой реакцией с фосфорибозилпирофосфатом, катализируемой урацил-фосфорибозилтрансферазой (КФ 2. 4. 2. 9), к-рая присутствует в клетках животных и в микроорганизмах.

Далее в процессе биосинтеза пиримидинов уридин-5'-монофосфат при фосфорилировании за счет АТФ превращается в уридин-б'-дифосфат с помощью специфической уридинкиназы и затем — в соответствующий УТФ с помощью нуклеозид-дифосфаткиназы (КФ 2. 7. 4. 6). В нуклеозидмоно- и нуклеозид-дифосфаткиназных реакциях происходят взаимные превращения УМФ, УДФ и УТФ. Аналогичные реакции трансфосфорилирования связывают также У. к. с другими нуклеотидами. Аминирование УТФ в присутствии АТФ и глутамина (см.) приводит к образованию цитидин-5'-трифосфата. В результате восстановления остатка рибозы УДФ в различных рибонуклеозид-дифосфат-редук-тазных системах (КФ 1. 17. 4. 1) животных и бактериальных клеток образуется 2'-дезоксиуридин-5'-дифосфат (дУДФ). Дефосфорилирование дУДФ до дезоксиуридинмоно-фосфата (дУМФ) и метилирование последнего приводят к образованию тиминовых нуклеотидов.

Биосинтез У. к. регулируется по принципу обратной связи, общему для процессов образования пуриновых и пиримидиновых рибонуклеотидов: конечные продукты цепи ферментативных реакций влияют либо на активность, либо на синтез одного или нескольких ферментов этой цепи.

Свободные У. к. гидролизуются в тонкой кишке человека нуклеотидазами (см.) до уридина и неорганического фосфата. Уридин, по-видимому, далее не гидролизуется и всасывается в кровь. Его последующее превращение происходит преимущественно в печени, селезенке, почках и костном мозге.

Библиогр.: Ашмарин И. П. Молекулярная биология, Л., 1977; Дэвидсон Д ж. Биохимия нуклеиновых кислот, пер. с англ., М., 1976; Микельсон А. Химия нуклеозидов и нуклеотидов, пер. с англ., М., 1966; Органическая химия нуклеиновых кислот, под ред. Н. К. Кочеткова и Э. И. Будовского, М., 1970; Шабарова 3. А. и Богданов А. А. Химия нуклеиновых кислот и их компонентов, М., 1978.

П. Л. Иванов.