Esistono due tipi di nucleotidi che vengono utilizzati per creare filamenti di DNA e RNA: purine e pirimidine. In base alla loro struttura, i cinque nucleotidi sono classificati come purina o pirimidina. I nucleotidi citosina, timina e uracile sono pirimidine e sono prodotti attraverso la biosintesi della pirimidina.
Tutti i nucleotidi hanno una struttura di base simile in quanto sono costituiti da una molecola di cinque zuccheri di carbonio legata a una base contenente azoto e un gruppo fosfato. La struttura della base azotata è ciò che differenzia le pirimidine dalle purine. Differiscono anche nel modo in cui sono sintetizzati.
La biosintesi di pirimidina può verificarsi sia all’interno di un organismo vivente che all’esterno, oppure in vivo e in vitro. Esistono due percorsi diversi per la biosintesi di purina e pirimidina, che sono percorsi de novo e di salvataggio. Durante la biosintesi de novo, il nucleotide viene sintetizzato da zero o una nuova pirimidina viene creata dalle molecole che lo compongono. Le pirimidine che sono già state formate vengono utilizzate o riciclate durante la biosintesi di salvataggio. In entrambi i casi, la fase finale del processo consiste nell’attaccare la pirimidina a uno zucchero ribosio.
Il modo principale in cui la biosintesi della pirimidina differisce dalla biosintesi delle purine è come viene assemblata la pirimidina o la purina. Durante la biosintesi della pirimidina, la pirimidina viene prima costruita e poi attaccata allo zucchero ribosio. Al contrario, le purine sono costruite proprio sullo zucchero ribosio.
La base azotata pirimidinica è costituita da un anello a sei membri che contiene due atomi di azoto nelle posizioni uno e tre all’interno dell’anello. Questa è la parte della pirimidina che viene completata prima di essere attaccata allo zucchero ribosio. Ci sono sei passaggi che portano alla formazione di una pirimidina dalle due molecole precursori, che sono carbamoil fosfato (carbamoil-P) e acido aspartico.
A seconda del tipo di organismo, vengono utilizzati diversi numeri di enzimi per eseguire le sei fasi della biosintesi della pirimidina. All’interno dei batteri, ci sono sei enzimi distinti, o uno per ogni fase del processo. Nei mammiferi sono necessari solo tre enzimi.
Diverse diverse reazioni chimiche sono coinvolte nella creazione di una pirimidina. I primi due passaggi riguardano la produzione di carbamoil-P, che viene poi unito a un gruppo amminico (-NH2) che contiene un atomo di azoto e due atomi di idrogeno. A questo punto, l’anello è chiuso e fornisce la struttura di base della base azotata. Gli ultimi tre passaggi comportano il completamento dell’anello pirimidinico e l’attaccamento allo zucchero ribosio a cinque carbonio.