代谢组学/代谢物/核苷酸

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鸟苷一磷酸 (GMP)

研究人员利用化学蛋白质组学来识别环鸟苷一磷酸 (cGMP) 的新型靶分子，旨在更好地了解 cGMP 途径。实验是在固定在琼脂糖珠上的 cGMP 上进行的，链接器针对三种不同的 cGMP 位置。使用琼脂糖珠可以最大程度地提高 cGMP 对其结合伙伴的可及性。使用珠子作为诱饵对组织裂解液进行下拉分析，通过基质辅助激光解吸/电离飞行时间 (MALDI-TOF) 质谱鉴定了九种蛋白质。这些蛋白质的一部分包括先前鉴定的 cGMP 靶标，包括 cGMP 依赖性蛋白激酶和 cGMP 刺激的磷酸二酯酶。竞争性结合分析的证据表明，蛋白质相互作用是通过将 cGMP 特异性结合到其靶蛋白的结合口袋中而发生的，并且对 cGMP 相对于其他核苷酸也具有高度立体特异性。通过使用抗 MAPK1 抗体进行免疫印迹，证实 MAPK1 是识别出的靶蛋白之一。通过观察膜可渗透的 cGMP 对处理细胞中丝裂原活化蛋白激酶 1 信号传导的刺激，提供了进一步的证据。预计蛋白质组学领域的进一步研究将产生更多适用于生物活性分子及其靶蛋白的鉴定和分析的有效工具和技术。

cGMP 结合蛋白分离显示，脑组织样本中的 cGMP 结合蛋白浓度高于心脏或肝脏组织样本。这一观察结果暗示，与心脏或肝脏相比，大脑中 cGMP 信号转导的作用更加多样化。此外，通过使用抗磷酸化 MAPK 抗体进行免疫印迹，发现了 MAPK 磷酸化的增加。研究人员已经确定，cGMP 结合蛋白与 cGMP 之间存在直接相互作用。这些结合蛋白还被强烈地认为受细胞 cGMP 浓度的调节。预计蛋白质组学领域的进一步研究将产生更多适用于生物活性分子及其靶蛋白的鉴定和分析的有效工具和技术。

参考文献

http://www.jbmb.or.kr/fulltext/jbmb/view.php?vol=36&page=299

网络资源

资源 #1：核苷酸代谢

http://www.med.unibs.it/~marchesi/nucmetab.html

主要关注点：此资源提供了对核苷酸代谢多个方面的全面概述。这些包括生物合成、分解代谢、补救途径以及嘌呤和嘧啶核苷酸的调节和临床意义。还讨论了脱氧核苷酸 (dNTP) 的调节以及核苷酸的相互转化。此网站的一个优点是，机制以图片形式显示，便于跟踪和理解这些复杂途径中电子、键、电荷、分子和取代基的运动。

新术语：核酸内切酶 = 在内部位点降解 DNA 和 RNA，产生寡核苷酸磷酸二酯酶 = 从末端向内消化寡核苷酸，产生游离核苷核苷磷酸化酶 = 从核苷中水解碱基，产生核糖 1-磷酸和游离碱基 PRPP 合成酶 = 需要 ATP 形式的能量来生成 PRPP（5-磷酸-D-核糖-1-焦磷酸），一种活化的糖 PRPP = 5-磷酸-D-核糖-1-焦磷酸，活化的糖肌苷 5'-一磷酸 (IMP) = 第一个完全形成的嘌呤核苷酸腺嘌呤 = 嘌呤碱基反馈抑制 = 通过代谢序列的最终产物抑制代谢序列开始处的变构酶嘌呤核苷酸循环 = 通过 IMP 的分解代谢合成 AMP，并通过 AMP 的分解代谢回收 IMP，导致天冬氨酸脱氨基生成延胡索酸四氢叶酸 (THF) = 以 N10-甲酰四氢叶酸的形式携带甲酰基尿酸 = 嘌呤核苷酸分解代谢的产物，不溶性物质，以尿酸钠晶体形式排泄到尿液中补救途径 = 一系列步骤，其中核苷酸从嘌呤碱基和核苷合成腺嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶 (HGPRT) = 参与嘌呤代谢的酶，更具体地说，是次黄嘌呤和鸟嘌呤的补救途径核糖核苷酸还原酶 = 催化核糖核苷酸转化为脱氧核苷酸 (dNTP) 冯·吉尔克病 = 糖原储存病 I，葡萄糖 6-磷酸酶基本缺陷，尿酸过度产生氨基甲酰磷酸 = 在嘧啶合成和尿素循环中消除体内过量的氮 CTP 合成酶 = 使 UTP 氨基化生成 CTP 天冬氨酸氨甲酰基转移酶 (ATCase) = 嘧啶核苷酸生物合成的限速酶自杀底物 = 一类用于抑制胸苷酸合酶的分子，不可逆地抑制该酶（包括 5-氟尿嘧啶和 5-氟脱氧尿嘧啶） 5-氟脱氧尿嘧啶酸酯 (FdUMP) = 药物代谢物，抑制胸苷酸合酶填补反应 = 一种酶催化的反应，可以补充柠檬酸循环中中间体的供应硫氧还蛋白还原酶 = 还原硫氧还蛋白的酶谷胱甘肽还原酶 = 还原二硫化谷胱甘肽 (GSSG) 为巯基形式 (GSH) 的酶

联系：在分析嘌呤核苷酸生物合成机制时，存在许多我们本季度讨论过的常见代谢特征。嘌呤核苷酸建立在糖的基础上。在第一步中，由谷氨酰胺-PRPP 酰胺转移酶催化，谷氨酰胺作为氨的来源，释放出 PPi（无机焦磷酸）。PPi 的释放会导致其裂解生成两个无机磷酸。这种磷酸酐键的断裂提供了推动反应向前的能量。在第二、四和五步中，ATP，一种活化分子，用于能量。在第三和第九步中，四氢叶酸，一种辅因子，用于执行中间氧化水平的 1-碳转移。在第四步中，谷氨酰胺再次用作氨的来源。第六步是一个羧化反应，非常不寻常的是，辅因子生物素没有被利用。大多数其他羧化反应依赖于生物素。在第八步中产生的延胡索酸可用于补充柠檬酸循环中间体，这意味着嘌呤核苷酸合成充当填补反应。

资源 #2：天然化合物靶标与化疗药物靶标

http://www.e-articles.info/e/a/title/Targets-of-Natural-Compounds-VS-Targets-of-Chemotherapy-Drugs/

主要关注点：接收大量增殖信号的癌细胞会不受控制地不断分裂，但如果不受这些信号的轰击，就会进入凋亡。此资源讨论了天然化合物靶标和化疗药物靶标之间的差异，以减少传达给细胞的信息流，从而导致细胞增殖，从而预防癌症。在大多数情况下，化疗药物靶向 DNA，更具体地说是核苷酸的结构以及它们在 DNA 中的完整性，以及参与合成阶段的酶，例如 DNA 聚合酶和拓扑异构酶，以防止细胞周期的完成。抑制癌细胞增殖的一种方法是抑制核苷酸的产生。这是由化疗药物完成的。例如，甲氨蝶呤是一种抑制叶酸活性的药物，而叶酸是某些碱基合成的必需品。另一种药物称为阿糖胞苷，它通过在 DNA 合成过程中用阿拉伯糖取代核糖来抑制 DNA 聚合酶。这很有效，因为只有包含核糖的核苷酸才是功能性的。其他化疗药物，如环磷酰胺和丝裂霉素，会改变 DNA 中的核苷酸，损坏 DNA 并抑制其复制和转录。插入型药物，如博来霉素，会插入到相邻碱基对之间的 DNA 中，导致自由基损伤。

新术语：增殖 = 细胞通过部分增殖而快速生长或产生凋亡 = 程序性细胞死亡的一种形式癌症 = 细胞不受限制地积极生长和分裂的疾病化疗 = 用杀死细胞的化学物质治疗疾病抗代谢物 = 结构与执行正常生化反应所需的化学物质类似的化学物质，干扰 DNA 产生和细胞分裂，化疗药物叶酸 = 维生素 B，某些碱基合成的必需品甲氨蝶呤 = 抑制叶酸活性的化疗药物拓扑异构酶 = 解开 DNA 以便 DNA 复制和基因转录能够发生的酶

联系：在课堂上，我们了解到化疗剂通过抑制核苷酸生物合成途径中的酶而起作用，因为癌细胞对作为 DNA 前体的核苷酸有更高的需求。谷氨酰胺类似物，如氮芥和亚氨基丙酸，抑制谷氨酰胺酰胺转移酶，使谷氨酰胺无法作为氮供体发挥作用。我们讨论了胸苷酸合酶和二氢叶酸还原酶是如何成为化疗剂的良好靶标的，并且分别被氟尿嘧啶和甲氨蝶呤抑制。尽管癌细胞生长迅速，但它们很弱，如果受到压力，可以被击败。

资源 #3：嘌呤和嘧啶代谢疾病

http://www.merck.com/mmpe/sec19/ch296/ch296i.html

主要关注点：在正常情况下，核苷酸充当细胞能量系统、信号传导以及 DNA 和 RNA 产生的组成部分。然而，当一种酶存在缺陷导致其功能障碍，导致血液、尿液或组织中化合物积累时，这会导致疾病状态，可能会严重影响人们及其日常生活。此资源讨论了几种核苷酸代谢疾病；包括嘌呤补救、嘌呤核苷酸合成、嘌呤分解代谢和嘧啶代谢的疾病。不仅讨论了几种缺陷的性质，而且还提到了诊断以及可能的治疗和饮食调整。莱什-尼汉综合征是一种嘌呤补救疾病，是由于次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶 (HPRT) 酶缺乏造成的，这种酶通常有助于次黄嘌呤和鸟嘌呤的补救途径，导致尿酸过度产生。腺苷脱氨酶缺乏症是一种嘌呤分解代谢疾病，由于该酶无法将腺苷和脱氧腺苷转化为肌苷和脱氧肌苷，导致腺苷积累。高水平的腺苷会导致 ATP 和 dATP 水平升高，后者会抑制核糖核苷酸还原酶，导致其他脱氧核糖核苷酸的产量不足，从而损害 DNA 复制。免疫细胞对此很敏感，这种缺乏会导致严重联合免疫缺陷。这可以通过干细胞移植和酶替代治疗来治疗。黄嘌呤氧化酶缺乏症也是一种嘌呤分解代谢疾病，由于该酶无法从黄嘌呤和次黄嘌呤产生尿酸，导致黄嘌呤积累。这种缺乏会导致疼痛的黄嘌呤结石和尿血。

新术语：Lesch-Nyhan 综合征 = 由次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (HPRT) 缺乏引起的 X 连锁隐性遗传病次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 = 参与嘌呤代谢的酶，更具体地说是次黄嘌呤和鸟嘌呤的补救途径高尿酸血症 = 血液中尿酸水平过高痛风 = 由尿酸结晶沉积在软骨和肌腱中引起的疾病，导致炎症和剧烈疼痛别嘌呤醇 = 黄嘌呤氧化酶抑制剂，阻止次黄嘌呤转化为尿酸，也可以阻止腺嘌呤的氧化腺嘌呤磷酸核糖转移酶缺乏症 = 罕见的常染色体隐性遗传病，导致无法回收腺嘌呤用于嘌呤合成磷酸核糖焦磷酸合成酶超活性 = X 连锁隐性遗传病，导致嘌呤过度产生腺苷琥珀酸酶缺乏症 = 常染色体隐性遗传病，导致智力障碍、自闭症行为和癫痫肌腺苷酸脱氨酶缺乏症 = 酶无法将 AMP 转化为肌苷和氨肌痛 = 肌肉疼痛腺苷脱氨酶缺乏症 = 酶无法将腺苷和脱氧腺苷转化为肌苷和脱氧肌苷嘌呤核苷磷酸化酶缺乏症 = 罕见的常染色体隐性遗传病，免疫缺陷，伴有严重的 T 细胞功能障碍和神经系统症状黄嘌呤氧化酶缺乏症 = 酶无法将黄嘌呤和次黄嘌呤产生尿酸，导致黄嘌呤在尿液中沉淀尿苷单磷酸合酶缺乏症 = 导致乳清酸积累

联系：在课堂上，我们强调了代谢途径调节的重要性，以及这种调节的破坏或缺陷如何导致疾病状态。酶通常会发生或获得突变，这会阻止它们正常发挥作用。这通常会导致血液或尿液中积累中间体，从而导致疾病。我们曾在课堂上简要讨论了苯丙酮尿症 (PKU)，这是一种氨基酸代谢的遗传缺陷，其中苯丙氨酸羟化酶 (参与苯丙氨酸分解代谢途径的第一步) 存在缺陷。在正常情况下，该酶会将苯丙氨酸转化为酪氨酸，但遗传缺陷会导致苯丙氨酸积累。PKU 可以在婴儿期检测到，会损害大脑的正常发育，导致严重智力障碍。尿黑酸尿症 (AKU) 也是一种遗传性苯丙氨酸分解代谢疾病。缺陷酶是同型黑尿酸 1,2-双加氧酶，通常它会将同型黑尿酸转化为马来酰乙酰乙酸，但疾病状态会导致同型黑尿酸积累，它会排泄到尿液中，并在氧化后变黑。这些由于氨基酸代谢中酶缺陷引起的缺乏调节的例子与本资源中提到的核苷酸代谢的例子非常相似。例如，Lesch-Nyhan 综合征涉及血液中尿酸的积累，这是由于酶缺陷造成的，腺苷脱氨酶缺乏症涉及腺苷的积累和 DNA 复制的受损，这是由于酶缺陷造成的，而黄嘌呤氧化酶缺乏症涉及黄嘌呤在尿液中的沉淀，导致结石形成，这是由于酶缺陷造成的。在课堂上，我们还讨论了酶活性可以改变的多种方式，包括变构调节、与调节蛋白结合、隔离或区室化，或共价修饰，例如磷酸化。

同行评审的免费全文文章

文章 #1：甲状腺功能亢进患者运动肌肉嘌呤核苷酸循环活性增强

http://jcem.endojournals.org/cgi/content/full/86/5/2205

主要关注点：本文讨论了一项研究，该研究考察了嘌呤核苷酸循环作为导致甲状腺功能亢进患者肌肉无力的一种可能机制。对患者进行了半缺血前臂运动测试，以测量与嘌呤核苷酸循环、氨和次黄嘌呤相关的代谢物，以及糖酵解的代谢物，乳酸和丙酮酸。在休息时、运动后立即和 10 分钟后，对四组患者的血液中上述代谢物的水平进行了测量。研究的四组为：健康志愿者（对照组）、未经治疗的甲状腺毒症格雷夫斯病患者（未治疗组）、用甲基硫氧嘧啶治疗的格雷夫斯病患者（治疗组）以及缓解期患者（缓解组）。这项研究发现，运动后甲状腺功能亢进患者的乳酸和丙酮酸水平升高，表明肌肉 ATP 含量下降，增强了糖酵解和糖原分解。运动后甲状腺功能亢进患者的次黄嘌呤和氨水平升高，表明甲状腺功能亢进患者的嘌呤核苷酸循环加速。与健康对照组相比，甲状腺功能亢进患者的次黄嘌呤水平仅略有升高，并且次黄嘌呤的产生与氨的产生并不平行，而它应该如此，但本文提出了多种可能性来解释这种情况。这项研究提供了甲状腺功能亢进中糖酵解加速和嘌呤核苷酸分解代谢加速的证据，这些过程是由嘌呤核苷酸循环完成的。

新术语：肌病 = 神经肌肉疾病，肌纤维功能障碍，导致肌肉无力甲状腺功能亢进 = 甲状腺过度活跃，由甲状腺激素分泌过多引起格雷夫斯病 = 由抗体介导的自身免疫反应引起的甲状腺疾病脱氨 = 氨基的去除半缺血前臂运动测试 = 诱导肌肉 ATP 含量快速下降，刺激嘌呤核苷酸循环肌肉张力低下 = 肌肉张力低的状态肌萎缩 = 肌肉组织进行性萎缩甲状腺毒症 = 由于体内甲状腺激素浓度过高导致的疾病糖酵解 = 葡萄糖分子分解为两个丙酮酸分子的分解代谢途径糖原分解 = 通过去除葡萄糖单体来分解糖原低钾血症 = 血液中钾浓度低低磷血症 = 由于电解质失衡导致的血磷水平异常低

联系：本文强调了骨骼肌中 ATP 平衡以及嘌呤核苷酸循环如何对此做出贡献。在运动过程中，糖原被消耗，骨骼肌对 ATP 的消耗速度超过了 ATP 合成的速度。这时，核苷酸循环就会介入，试图补充不足的 ATP 供给。在课堂上，我们已经讨论了生物体如何拥有调节机制，使它们能够维持体内平衡，即稳态。保持 ATP 的稳定供应和浓度有助于维持体内平衡。反应通常受 ATP:ADP 比例控制。许多反应都涉及 ATP，因此，如果 ATP 浓度急剧下降，我们体内许多保持我们生存的途径和反应将无法进行，我们的细胞很可能死亡。似乎同样的概念可以应用于嘌呤核苷酸循环以及它如何试图在肌肉中实现能量平衡。在文章中甚至还建议，甲状腺功能亢进中嘌呤分解代谢的加速是一种调节机制，它被设置为避免 ATP 平衡的快速崩溃。

文章 #2：次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (HPRT) 缺乏症：Lesch-Nyhan 综合征

http://www.pubmedcentral.nih.gov/picrender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=2234399&blobtype=pdf

主要关注点：Lesch-Nyhan 综合征是一种先天性代谢缺陷，是由于次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (HPRT) 活性完全缺乏造成的。这篇综述文章详细描述了这种疾病的性质、常见症状（包括运动障碍、认知障碍和强迫性自伤行为）、根据神经系统表现和酶缺陷的严重程度进行分类、导致酶缺乏引起的尿酸过度产生的机制、诊断患者的方法以及疾病的治疗和预后。其中最相关的主题是导致这种疾病的机制。HPRT 酶的缺乏是诊断为 Lesch-Nyhan 综合征的儿童尿酸过度产生的根本原因，并且有多种机制可以解释这一点。次黄嘌呤和鸟嘌呤是嘌呤碱基，在由 HPRT 催化的补救途径中，分别从中合成肌苷单磷酸 (IMP) 和鸟苷单磷酸 (GMP)。该反应中使用了一种辅基，5'-磷酸核糖-1-焦磷酸 (PRPP)。HPRT 酶的遗传缺陷导致次黄嘌呤和鸟嘌呤积累。这两种嘌呤碱基在黄嘌呤氧化酶催化的反应中被转化为尿酸。由于补救途径不需要 PRPP 辅基，因此它可用于 PRPP 酰胺转移酶，这种酶是嘌呤核苷酸从头合成的一部分。因此，嘌呤合成增加，但由于从头合成途径的反馈抑制剂 IMP 和 GMP 没有被合成，因此该途径不受调节，导致嘌呤核苷酸增加。

新术语：次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 = 参与嘌呤代谢的酶，更具体地说是次黄嘌呤和鸟嘌呤的补救途径 Lesch-Nyhan 综合征 = 由次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 (HPRT) 缺乏引起的 X 连锁隐性遗传病肌张力障碍 = 由长时间重复性肌肉收缩引起的任何组织的异常张力舞蹈样运动 = 神经性疾病，表现为身体不自主和无法控制的运动球状运动 = 伴有扭转、震颤和抽搐运动的疾病病因学 = 对原因或起源的研究反馈抑制 = 代谢序列起始处的变构酶被该序列的最终产物抑制羊膜穿刺术 = 获得羊膜细胞进行检测以检测遗传异常的手术程序别嘌呤醇 = 黄嘌呤氧化酶抑制剂，阻止黄嘌呤和次黄嘌呤转化为尿酸黄嘌呤结石病 = 由于别嘌呤醇剂量过高而导致体内黄嘌呤结石积累苯二氮卓类药物 = 一系列轻度镇静剂，可以对抗焦虑和抽搐，并产生肌肉松弛和镇静作用巴氯芬 = 用作骨骼肌反应物，常用于治疗痉挛

联系：这篇综述文章讨论了导致诊断为 Lesch-Nyhan 综合征的患者尿酸过度产生的机制。这突出了代谢途径调节的重要性，并说明了缺陷的酶或缺乏调节如何导致中间体（在本例中为鸟嘌呤和次黄嘌呤）的积累，从而导致疾病状态。文章中还提到了我们在课堂上多次讨论过的关于调节的一个术语，即反馈抑制。反馈抑制是指代谢序列起始处的变构酶被该序列的最终产物抑制。实际上，在调节从头合成嘌呤的总速率方面，有三种反馈机制，其中一种在本篇文章中被简要提及。涉及 PRPP 转化为 5-磷酸核糖胺的反应（通过转移一个氨基）被该途径的最终产物 IMP、AMP 和 GMP 抑制。第二种控制机制是过量的 GMP 抑制肌苷酸从肌苷合成。第三种机制是，GTP 被需要将 IMP 转化为 AMP，而 ATP 被需要将 IMP 转化为 GMP，这被认为是一种相互底物关系。反馈抑制被用作许多途径中的调节工具，包括糖酵解、糖异生和三羧酸循环。文章中提到，被称为 PRPP 的辅基在嘌呤补救途径中发挥作用。在整个课程中，我们一直关注活性中间体的性质。这种辅基，PRPP，是一种活性中间体，因为它是磷酸基团和存在磷酸酐键，可以被裂解以产生能量。当谷氨酰胺提供的氨基附着到 PRPP 后，就会形成 5-磷酸核糖胺，嘌呤环建立在这个糖的结构之上。

文章 #3：短暂动态运动期间人骨骼肌中的补充过程

http://www.pubmedcentral.nih.gov/picrender.fcgi?tool=pmcentrez&artid=1159539&blobtype=pdf

主要关注点：虽然在正常情况下，补充三羧酸循环中间体的补给反应和去除循环中间体的旁路反应相互抵消，从而调节三羧酸循环中间体 (TCAI) 的恒定浓度，但在哺乳动物骨骼肌收缩期间，情况似乎并非如此。在这种情况下，某些 TCAI 的浓度会增加。本文的主要目的是确定哪种机制在人类骨骼肌运动开始时 TCAI 增加中起着最大的作用，并且影响最大。可能的机制包括嘌呤核苷酸循环以及丙氨酸转氨酶、丙酮酸羧化酶、谷氨酸脱氢酶、苹果酸酶和磷酸烯醇丙酮酸羧激酶催化的反应。膝伸肌运动模型被用于确定和比较代谢物的浓度。提出的负责收缩期间 TCAI 池大小净增加的机制是嘌呤核苷酸循环，它包含三个反应。在整个循环中，GTP 被消耗，天冬氨酸被脱氨，并且生成 NH3 和富马酸。当使用天冬氨酸的竞争性抑制剂哈西丁来阻断大鼠后肢肌肉中的嘌呤核苷酸循环时，与未用该抑制剂处理的对照动物相比，苹果酸和富马酸的积累减少了 53%。尽管这看起来是强有力的证据，但由于两个原因存在争议。运动期间天冬氨酸浓度没有可测量的变化，而天冬氨酸是重新激活 IMP 和产生富马酸所必需的，并且 NH3 的形成仅略有增加。这表明嘌呤核苷酸循环仅对 TCAI 池大小的增加做出了微不足道的贡献。相反，丙氨酸转氨酶反应可能是导致人类初始肌肉收缩时 TCAI 池大小增加的主要补给反应。

新术语：三羧酸 = 含有三个羧基的有机酸三羧酸循环 (TCA 循环) = 乙酰基残基氧化为二氧化碳的酶促反应循环系统（也称为柠檬酸循环或克雷布斯循环）羧化 = 在化合物中引入羧基脱羧 = 从化合物中去除羧基，通常用氢代替旁路反应 = 参与三羧酸循环 (TCA 循环) 中间体清除的反应（摘自 http://www.jbc.org/cgi/content/full/277/34/30409）补给反应 = 一系列补充三羧酸循环 (TCA 循环) 中代谢中间体池的酶促反应（摘自 http://www.jbc.org/cgi/content/full/277/34/30409）

联系：在我们对柠檬酸循环的研究中，我们了解到中间体被抽离出来作为生物合成前体。例如，?-酮戊二酸和草酰乙酸充当天冬氨酸和谷氨酸的前体，天冬氨酸和谷氨酸是氨基酸，并且通过这些氨基酸用于构建其他氨基酸和核苷酸。草酰乙酸可以在糖异生中转化为葡萄糖，琥珀酰辅酶 A 在血红素基团的卟啉环合成中发挥作用。柠檬酸也可以被抽离出来合成脂肪酸和固醇。当这些中间体被移除时，它们会被补给反应补充，以保持柠檬酸循环中间体浓度恒定。对柠檬酸循环正常运作至关重要的补给反应是丙酮酸羧化酶催化的丙酮酸羧化为草酰乙酸，因为柠檬酸循环需要草酰乙酸才能发挥作用。嘌呤核苷酸循环中天冬氨酸生成富马酸也充当补给反应，以补充柠檬酸循环的中间体。

MetaCyc 途径

从头合成嘌呤核苷酸 I http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object=DENOVOPURINE2-PWY

从头合成嘌呤核苷酸 II http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object=PWY-841

嘧啶核糖核苷酸从头合成 http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object=PWY0-162

嘧啶核糖核苷酸互变 http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object=PWY-5687

嘧啶脱氧核糖核苷酸从头合成 http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object=PWY0-166

嘌呤和嘧啶核苷酸的补救途径 http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object=P1-PWY

嘧啶核糖核苷酸的补救途径 http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object=PWY0-163

嘧啶脱氧核糖核苷酸的补救途径 http://biocyc.org/META/NEW-IMAGE?type=PATHWAY&object=PWY0-181