Purina

La purina es un compuesto orgánico aromático heterocíclico que consta de dos anillos ( pirimidina e imidazol ) fusionados. Es soluble en agua . El término purina también da nombre a la clase más amplia de moléculas , las purinas , que incluyen las purinas sustituidas y sus tautómeros . Son los heterociclos nitrogenados más abundantes en la naturaleza. ^{[ 1 ]}

En los ácidos nucleicos, dos tipos de nucleobases son derivados de purinas: adenina (A) y guanina (G).

Las purinas se encuentran en alta concentración en la carne y los productos cárnicos, especialmente en órganos internos como el hígado y los riñones , y en diversos mariscos , bebidas con alto contenido de fructosa , alcohol y productos de levadura . ^{[ 2 ] [ 3 ]} Algunos ejemplos de alimentos ricos en purinas son las anchoas , las sardinas , el hígado, la carne de res, los riñones, el cerebro , el rape , la caballa seca y los camarones . ^{[ 3 ]}

Los alimentos particularmente ricos en hipoxantina , adenina y guanina conducen a niveles más altos de ácido úrico en sangre. ^{[ 3 ]} Los alimentos que contienen más de 200 mg de hipoxantina por 100 g, en particular las carnes de animales y pescados que contienen hipoxantina como más del 50 % de las purinas totales, tienen más probabilidades de aumentar los niveles de ácido úrico. ^{[ 3 ]} Algunas verduras, como la coliflor , las espinacas y los guisantes, tienen niveles considerables de purinas, pero no contribuyen a elevar los niveles de ácido úrico, posiblemente debido a factores de digestión y biodisponibilidad . ^{[ 3 ]}

Los productos lácteos , los alimentos de soja , los cereales, las legumbres, los champiñones y el café son alimentos bajos en purinas, caracterizados específicamente por bajos niveles de adenina y guanina, que constituyen más del 60 % de las purinas. ^{[ 3 ]} Un plan dietético bajo en purinas que puede reducir el riesgo de hiperuricemia y gota incluye huevos, productos lácteos, frutas, verduras, legumbres , champiñones y productos de soja. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

Las purinas y las pirimidinas conforman los dos grupos de bases nitrogenadas , incluyendo los dos grupos de bases nucleotídicas . Las bases púricas son la guanina (G) y la adenina (A), que forman los nucleósidos correspondientes: desoxirribonucleósidos ( desoxiguanosina y desoxiadenosina ) con un grupo desoxirribosa y ribonucleósidos ( guanosina y adenosina ) con un grupo ribosa. Estos nucleósidos, junto con el ácido fosfórico, forman los nucleótidos correspondientes (desoxiguanilato, desoxiadenilato y guanilato, adenilato), que son los componentes básicos del ADN y el ARN , respectivamente. Las bases púricas también desempeñan un papel esencial en numerosos procesos metabólicos y de señalización, como el monofosfato de guanosina (GMP) y el monofosfato de adenosina (AMP).

Para llevar a cabo estos procesos celulares esenciales, la célula necesita tanto purinas como pirimidinas en cantidades similares. Ambas sustancias son autoinhibintes y autoactivantes . Cuando se forman purinas, inhiben las enzimas necesarias para la formación de más purinas. Esta autoinhibición se produce al activar también las enzimas necesarias para la formación de pirimidinas. De manera similar, la pirimidina se autoinhibe y activa simultáneamente a las purinas. Por ello, la célula siempre contiene cantidades prácticamente iguales de ambas sustancias. ^{[ 5 ]}

La purina es a la vez un ácido muy débil ( pK _a 8,93) y una base aún más débil (pK _a 2,39). ^{[ 6 ]}

La purina es aromática y posee cuatro tautómeros , cada uno con un enlace de hidrógeno unido a uno diferente de los cuatro átomos de nitrógeno. Estos se identifican como 1-H, 3-H, 7-H y 9-H (véase la imagen del anillo numerado). La forma cristalina común favorece el tautómero 7-H, mientras que en disolventes polares predominan los tautómeros 9-H y 7-H. ^{[ 7 ]} Los sustituyentes en los anillos y las interacciones con otras moléculas pueden desplazar el equilibrio de estos tautómeros. ^{[ 8 ]}

Existen numerosas purinas naturales, entre las que se incluyen las bases nucleotídicas adenina y guanina. En el ADN, estas bases forman enlaces de hidrógeno con sus pirimidinas complementarias , timina y citosina , respectivamente. Este proceso se denomina apareamiento de bases complementarias. En el ARN, el complemento de la adenina es el uracilo en lugar de la timina.

Otras purinas importantes son la hipoxantina, la xantina , la teofilina , la teobromina , la cafeína , el ácido úrico y la isoguanina .

Además de las funciones cruciales de las purinas (adenina y guanina) en el ADN y el ARN, las purinas también son componentes importantes en varias otras biomoléculas importantes, como ATP , GTP , AMP cíclico , NADH y coenzima A. La purina ( 1 ) en sí misma no se ha encontrado en la naturaleza, pero se puede producir mediante síntesis orgánica .

También pueden funcionar directamente como neurotransmisores , actuando sobre receptores purinérgicos . La adenosina activa los receptores de adenosina .

La palabra purina ( orina pura ) ^{[ 9 ]} fue acuñada por el químico alemán Emil Fischer en 1884. ^{[ 10 ] [ 11 ]} La sintetizó por primera vez en 1898. ^{[ 11 ]} El material de partida para la secuencia de reacción fue el ácido úrico ( 8 ), que había sido aislado de cálculos renales por Carl Wilhelm Scheele en 1776. ^{[ 12 ]} El ácido úrico reaccionó con PCl5 para dar _2,6,8 -tricloropurina, que se convirtió con HI y PH4I para dar 2,6-diiodopurina. El producto se redujo a purina usando polvo _de zinc .

Muchos organismos poseen rutas metabólicas para sintetizar y descomponer las purinas.

Las purinas se sintetizan biológicamente como nucleósidos (bases unidas a la ribosa ).

La acumulación de nucleótidos de purina modificados perjudica diversos procesos celulares, especialmente aquellos que involucran ADN y ARN. Para ser viables, los organismos poseen varias desoxipurina fosfohidrolasas, que hidrolizan estos derivados de purina, eliminándolos de los grupos activos de NTP y dNTP . La desaminación de las bases púricas puede provocar la acumulación de nucleótidos como ITP , dITP , XTP y dXTP . ^{[ 13 ]}

Los defectos en las enzimas que controlan la producción y la degradación de las purinas pueden alterar gravemente las secuencias de ADN de una célula, lo que podría explicar por qué las personas que portan ciertas variantes genéticas de las enzimas del metabolismo de las purinas tienen un mayor riesgo de padecer algunos tipos de cáncer .

Además de la síntesis in vivo de purinas en el metabolismo de las purinas , estas también pueden sintetizarse artificialmente.

La purina se obtiene con buen rendimiento cuando la formamida se calienta en un recipiente abierto a 170  °C durante 28 horas. ^{[ 16 ]}

Esta reacción y otras similares se han discutido en el contexto del origen de la vida . ^{[ 17 ]}

Oro y Kamat (1961) y colaboradores de Orgel (1966, 1967) demostraron que cuatro moléculas de HCN se tetramerizan para formar diaminomaleodinitrilo ( 12 ), que puede convertirse en casi todas las purinas presentes en la naturaleza. ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]} Por ejemplo, cinco moléculas de HCN se condensan en una reacción exotérmica para formar adenina , especialmente en presencia de amoníaco.

La síntesis de purinas de Traube (1900) es una reacción clásica (nombrada en honor a Wilhelm Traube ) entre una pirimidina sustituida con amina y ácido fórmico . ^{[ 23 ]}

Para comprender cómo surgió la vida , se requiere conocimiento de las vías químicas que permiten la formación de los componentes básicos de la vida en condiciones prebióticas plausibles . Nam et al. (2018) ^{[ 24 ]} demostraron la condensación directa de nucleobases de purina y pirimidina con ribosa para dar ribonucleósidos en microgotas acuosas, un paso clave que conduce a la formación de ARN. Asimismo, Becker et al . presentaron en 2016 un proceso prebiótico plausible para la síntesis de ribonucleósidos de purina. ^{[ 25 ]}

• Purinonas
• Pirimidina
• Anillos aromáticos simples
• Transición
• Transversión