La biosynthèse des nucléotides est le processus par lequel les nucléotides sont créés ou synthétisés. Ce processus peut se produire à la fois dans les organismes vivants, ainsi que dans un laboratoire. S’il se produit dans des cellules vivantes, le processus a lieu dans le cytoplasme de la cellule et non dans un organite particulier. Les nucléotides sont des molécules particulièrement importantes dans les cellules de tous les organismes vivants car ce sont les molécules qui sont utilisées pour produire de l’ADN et de l’ARN. En outre, les nucléotides sont utilisés pour former des molécules de stockage d’énergie et des molécules nécessaires à la transmission de signaux entre les cellules et entre les organites au sein des cellules.
Il existe cinq nucléotides différents ; l’adénine, la cytosine et la guanine se trouvent à la fois dans l’ADN et l’ARN, la thymine se trouve uniquement dans les molécules d’ADN et l’uracile se trouve uniquement dans l’ARN. Tous les nucléotides ont une structure de base similaire, qui est une base azotée attachée à une molécule de sucre et à un groupe phosphate. Ils sont classés en deux groupes en fonction de la structure de cette base. La base azotée des purines – adénine et guarnine – contient une structure à double anneau, tandis que la base trouvée dans les pyrimidines – cytosine, thymine et uracile – n’a qu’une seule structure cyclique.
Deux méthodes différentes de biosynthèse des nucléotides se produisent dans les cellules. Si un nucléotide est créé à partir de composés plus simples, il est considéré comme une biosynthèse de nucléotides de novo. De novo est latin et signifie essentiellement depuis le début, ou à partir de zéro. L’autre façon dont les nucléotides sont formés est par des voies de récupération. Dans cette situation, des parties de nucléotides qui ont été décomposées sont recyclées et réutilisées pour former de nouveaux nucléotides.
Chaque groupe de nucléotides subit une biosynthèse de novo de nucléotides différemment. Avec les nucléotides pyrimidiques, la structure de base est formée à partir de ses composants puis attachée à une molécule de sucre ribose. En revanche, les nucléotides puriques sont créés en fixant les composés les plus simples directement sur la molécule de ribose. Lors de la biosynthèse de récupération, une base déjà formée est recyclée et rattachée à une unité de ribose.
La biosynthèse des nucléotides entraîne la création de ribonucléotides, qui sont des nucléotides contenant un sucre ribose. Les ribonucléotides sont utilisés pour créer des brins d’ARN, tandis que l’ADN est créé à partir de désoxyribonucléotides. En tant que tels, tous les nucléotides utilisés pour l’ADN doivent subir une synthèse supplémentaire.
Pour former des désoxyribonucléotides à partir de ribonucléotides, le sucre ribose perd une molécule d’oxygène ou subit une réaction de réduction. Pour convertir l’uracile en thymine, par exemple, un groupe méthyle supplémentaire est ajouté au nucléotide uracile. La réduction des ribonucléotides ne se produit qu’après leur formation complète.