Formación de ácido úrico

Ciclo del PRPP para la producción de ácido úrico como forma de excreción del nitrógeno. Funciona en animales uricotélicos: pájaros, reeptiles terrestres, insectos. Está relacionado con la ruta catabólica de purinas en mamíferos (algunas reacciones coinciden).

La ruta es compleja, empecemos por los balances que la resumen:

Balance de carbono Balance de nitrógeno

De los 5 átomos de C del úrico,

  • 2 proceden de la glicina
  • 2 proceden de sendos grupos formilo del tetrahidrofolato
  • 1 procede de CO2 (o bicarbonato)

De los 4 átomos de N del úrico,

  • 2 proceden de sendas moléculas de glutamina (desaminación a glutamato)
  • 1 procede de aspartato (y éste, a su vez, del glutamato por transaminación)
  • 1 procede de la glicina

Ruta completa:

Intermedios de la ruta:
Al pulsar sobre cada nombre se mostrará arriba la estructura respectiva.
  1. PRPP: 5-fosforribosilpirofosfato
  2. PRA: 5-fosforribosilamina (+ glicina)
  3. GAR: ribonucleótido de glicinamida
  4. FGAR: ribonucleótido de formilglicinamida
  5. FGAM: ribonucleótido de formilglicinamidina
  6. AIR: ribonucleótido de aminoimidazol
  7. CAIR: ribonucleótido de carboxiaminoimidazol (+ aspartato)
  8. SAICAR: ribonucleótido de aminoimidazolsuccinocarboxamida
  9. AICAR: ribonucleótido de aminoimidazolcarboxamida (+ fumarato)
  10. FAICAR: ribonucleótido de formamidoimidazolcarboxamida
  11. IMP: monofosfato de inosina
  12. Hyp: hipoxantina
  13. Xan: xantina
  14. ácido úrico
  15. THF: tetrahidrofolato
  16. HCO-THF: 10-formiltetrahidrofolato

Enzimas:

1) PRPP amidotransferasa; EC 2.4.2.14
amidofosforribosiltransferasa

2) GAR sintetasa; EC 6.3.4.13
fosforribosilamina-glicina ligasa

3) GAR transformilasa; EC 2.1.2.2
fosforribosilglicinamida formiltransferasa

4) FGAM sintetasa; EC 6.3.5.3
fosforribosilformilglicinamidina sintasa

5) AIR sintetasa; EC 6.3.3.1
fosforribosilformilglicinamidina ciclo-ligasa

6) AIR carboxilasa; EC 4.1.1.21
fosforribosilaminoimidazol carboxilasa

7) SAICAR sintetasa; EC 6.3.2.6
fosforribosilaminoimidazolsuccinocarboxamida sintasa

8) adenilosuccinasa; EC 4.3.2.2
adenilosuccinato liasa

9) AICAR transformilasa; EC 2.1.2.3
fosforribosilaminoimidazolcarboxamida formiltransferasa

10) IMP ciclohidrolasa; EC 3.5.4.10

11) hipoxantina fosforribosiltransferasa; HGPRT; EC 2.4.2.8

12) xantina oxidasa; EC 1.17.3.2


Balance de energía

2 Gln + Gly + HCO3− + Asp + 2 formilos + 2 O2 + 4 ATP úrico + 2 Glu + Fum + 2 H2O2 + 4 ADP + 4 Pi
Para completar este balance, buscamos formas como se pueden generar la glutamina y aspártico necesarios, y consumir el glutamato y fumarato producidos: mostrar
Fum + NAD OAA + NADH como en la extensión del ciclo de la urea en conexión con el de Krebs
OAA + Glu Asp + αCG transaminación
αCG + NH4+ + NADH Glu + NAD glutamato deshidrogenasa (desaminación oxidatva a la inversa)
2 Glu + 2 ATP + 2 NH4+ 2 Gln + 2 ADP + 2 Pi glutamina sintetasa
la suma de todas:      
Gly + HCO3− + 2 formilos + 3 NH4+ + 2 O2 + 6 ATP úrico + 2 H2O2 + 6 ADP + 6 Pi

 

¿Por qué es un ácido el úrico?

Observando la representación habitual puede uno preguntarse: ¿dónde está el ácido? Respuesta

Destinos del ácido úrico

Los organismos uricotélicos (aves, reptiles terrestres, insectos) excretan el ácido úrico junto con las heces.

Entre los organismos ureotélicos, algunos (humanos, primates), aunque no lo producen mediante esta ruta, sí lo hacen como consecuencia de la degradación de bases nitrogenadas y en el riñón lo reabsorben a la sangre. Otros vertebrados lo degradan a alantoína, que se excreta en la orina:

La carencia de la enzima uricasa (urato oxidasa, EC 1.7.3.3) en los primates superiores, incluido el ser humano, impide la degradación a alantoína; una pequeña parte del ácido úrico se elimina en la orina pero la mayoría regresa a la sangre por la reabsorción en los túbulos renales.

 

La ruta de formación se basa en G. J. Salway (2018) Trends Biochem. Sci. 43:847-849