Pyrimidine and purine biosynthesis and degradation in plants

Resumo

O metabolismo dos nucleotídeos opera em todos os organismos vivos, incorpora um complexo de vias metabólicas evolutivamente antigo e indispensável e, é de extrema importância para o metabolismo e desenvolvimento das plantas. Nas plantas, os nucleotídeos podem ser sintetizados de novo a partir de 5-fosforibosil-1-pirofosfato, moléculas simples (por exemplo, CO₂, aminoácidos e tetrahidrofolato), ou derivados de nucleosídeos e nucleobases preformados via reações de salvamento. Os nucleotídeos são degradados a metabólitos simples, e esse processo permite a reciclagem de fosfato, nitrogênio e carbono em pools metabólicos centrais. Apesar do extenso conhecimento bioquímico sobre o metabolismo de purinas e pirimidinas, estudos abrangentes sobre a regulação desse metabolismo em plantas estão apenas começando a surgir. Aqui, revisamos o progresso nos aspectos moleculares e estudos recentes sobre a regulação e manipulação do metabolismo de nucleotídeos em plantas.

Abstract

Nucleotide metabolism operates in all living organisms, embodies an evolutionarily ancient and indispensable complex of metabolic pathways and is of utmost importance for plant metabolism and development. In plants, nucleotides can be synthesized de novo from 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate and simple molecules (e.g., CO(2), amino acids, and tetrahydrofolate), or be derived from preformed nucleosides and nucleobases via salvage reactions. Nucleotides are degraded to simple metabolites, and this process permits the recycling of phosphate, nitrogen, and carbon into central metabolic pools. Despite extensive biochemical knowledge about purine and pyrimidine metabolism, comprehensive studies of the regulation of this metabolism in plants are only starting to emerge. Here we review progress in molecular aspects and recent studies on the regulation and manipulation of nucleotide metabolism in plants.