Nucleotides
Ribonucléotides
Transformations de l'UMP
Formation de l'UTP et du CTP

	Voie purique	Voie pyrimidique
Précurseur	IMP	UMP
Organisation de la voie	Bifurcation	Voie linéaire
Bases formées	Deux bases différentes (adénine ou guanine)	Même base modifiée (uracile ➞ cytosine)
Niveau des conversions des bases	Nucléosides monophosphates (NMP)	Nucléosides triphosphates (NTP)
Réaction clé	Amination de l’IMP (voie AMP) Oxydation, puis amidation (voie GMP)	Amination de l'UTP en CTP

Contrairement à la biosynthèse des nucléotides puriques, qui présente une bifurcation métabolique au niveau de l’inosine monophosphate (IMP), la biosynthèse des nucléotides pyrimidiques suit une voie essentiellement linéaire conduisant de l’uridine monophosphate (UMP) vers les nucléotides triphosphates.

Ainsi, l’UMP constitue le précurseur central du métabolisme des pyrimidines et est successivement phosphorylé en UDP puis en UTP, ce dernier pouvant ensuite être transformé en CTP par amination.

Formation de l'UTP

Par action de deux kinases successives, la phosphorylation de l'UMP conduit à l'UTP (uridine 5'-triphosphate).

1. Une nucléoside-phosphate kinase, spécifique des nucléotides monophosphates, ici l'UMP/CMP kinase (EC 2.7.4.14), catalyse le transfert du premier groupe phosphate.

$\ce{UMP + ATP}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{UDP + ADP}$

Remarque : cette enzyme eucaryote est une enzyme bifonctionnelle qui catalyse la phosphorylation de l'UMP/CMP et qui diffère des enzymes procaryotes monofonctionnelles UMP (EC 2.7.4.22) et CMP (EC 2.7.4.25)

2. La nucléoside-diphosphate kinase ou NDPK, non spécifique, catalyse le deuxième transfert du groupe phosphate, comme pour les ribonucléotides puriques (formation des ribonucléosides puriques triphosphates).

$\ce{UDP + ATP}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{UTP + ADP}$

Formation du CTP

Le CTP (cytidine triphosphate) provient de l'UTP (uridine triphosphate) par amination du carbone 4 du cycle pyrimidinique.

• Chez les mammifères, le donneur du groupe aminé est la glutamine.
• Chez les bactéries, il provient directement de l'ammoniac ($\ce{NH3}$).

$\ce{UTP + L-glutamine + H2O + ATP}$
$\leftrightharpoons$ $\ce{CTP + L-glutamate + ADP + phosphate}$

1. La réaction est catalysée par la CTP synthase (EC 2.7.7.14) et se déroule en deux étapes.

a. L’hydrolyse de la glutamine en glutamate et ammoniac constitue la première étape de la réaction catalysée par la CTP synthase.

• $\ce{L-glutamine + H2O}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{L-glutamate + NH3}$
• $\ce{NH3}$, produit par l'action du domaine amidotransférase de l'enzyme sur la glutamine, est transporté vers le domaine synthase, où il attaque l'intermédiaire UTP-4-phosphorylé pour former le CTP.

b. L’amination de l’UTP par l’ammoniac constitue la seconde étape de la réaction et s’accompagne de la consommation d’ATP.

• $\ce{ATP + UTP + NH3}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{ADP + phosphate + CTP}$
• La phosphorylation de l'UTP sur l'atome d'oxygène de C4 le rend électrophile pour pouvoir réagir avec $\ce{NH3}$, formant un intermédiaire UTP-4-phosphoryl, préalable à l’attaque nucléophile de l’ammoniac.

2. Le mécanisme de cette enzyme est essentiel à la régulation de la synthèse des ribonucléotides pyrimidiques.

Remarque : au cours des synthèses, les nucléosides triphosphates sont partiellement déphosphorylés. Leur régénération est assurée par l'ATP et la nucléoside-diphosphate kinase ou NDPK (EC 2.7.4.6) :

• $\ce{UDP + ATP}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{UTP + ADP}$
• $\ce{CDP + ATP}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{CTP + ADP}$

Transformation des nucléotides pyrimidiques obtenus par biosynthèse de novo

Les transformations des nucléotides pyrimidiques issus de la biosynthèse de novo sont de deux ordres.

• Pour les nucléotides contenant de l'uracile, l’UMP, produit par la biosynthèse de novo, peut subir des phosphorylations successives conduisant à l'UDP (nucléoside diphosphate) et à l'UTP (nucléoside triphosphate).
• Pour les nucléotides contenant de la cytosine, la CTP, obtenue par l'amination de l'UTP, doit subir des déphosphorylations successives pour obtenir du CDP, puis du CMP.

1. D'une part, les nucléosides mono-, di- et triphosphates pyrimidiques peuvent également être interconvertis par phosphorylation et déphosphorylation enzymatiques, permettant le passage réversible entre les différentes formes phosphorylées (biosynthèse des NDP et des NTP).

Remarque : les nucléosides diphosphates peuvent ensuite être réduits en désoxyribonucléosides diphosphates par la ribonucléotide réductase, étape essentielle pour la synthèse de l’ADN (biosynthèse des désoxyribonucléotides).

2. D'autre part, ils peuvent récupérés par les voies de sauvetage.

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