核酸的分解代謝
大分子核酸的降解由核酸酶（nuclease）催化。核酸酶屬于磷酸二酯酶（phosphodiesterase），催化磷酸二酯鍵的斷裂。除核酸降解外，核酸酶還參與細胞内的多種生物過程，如DNA的複制、重組、修複，RNA的成熟、加工等。
核酸酶的不同種類和功能。引自Q Rev Biophys. 2011根據底物類型，核酸酶可分為核糖核酸酶（RNase）與脫氧核糖核酸酶（DNase）；根據酶切位置可以分為内切酶和外切酶。根據磷酸二酯鍵的斷裂方式，核酸酶可分為5’核酸酶與3’核酸酶。
3’核酸酶催化時，以親核基團從5´側向内攻擊，破壞3´O-P鍵，産生5´-磷酸和3´-OH。相反，5’核酸酶的親核基團從3´側進攻，破壞5´O-P鍵，生成3´-磷酸和5´-OH。
核酸酶的兩種催化機制。引自Q Rev Biophys. 2011通常生物體中3’核酸酶較多，所以5’核苷酸和3’羟基更為常見，各種生物過程中的酶多數也需要5'磷酸和3'羟基，例如RNA和DNA聚合酶、DNA連接酶、轉座酶、剪接體、添加CCA的酶和氨酰tRNA合成酶等。
核苷酸由磷酸單酯酶水解成核苷和磷酸。特異性水解5’-核苷酸的稱為5’-核苷酸酶，反之稱為3’-核苷酸酶。核苷磷酸化酶将核苷分解為堿基和戊糖-1-磷酸，而核苷水解酶則生成堿基和戊糖。核糖-1-磷酸可被磷酸核糖變位酶催化為核糖-5-磷酸，進入戊糖支路或重新合成核苷酸。
嘌呤的分解從水解脫氨開始。腺嘌呤水解生成次黃嘌呤，鳥嘌呤水解生成黃嘌呤。脫氨反應可以在堿基、核苷或核苷酸水平上進行。次黃嘌呤氧化生成黃嘌呤，再氧化生成尿酸。這兩步都由黃嘌呤氧化酶催化，生成過氧化氫。
嘌呤核苷酸的分解代謝。引自themedicalbiochemistrypage氨基酸代謝缺陷會引起嚴重問題，如尿黑酸症等，核酸代謝也是一樣。在腺苷脫氨酶（ADA）的先天缺陷者中，超過85％會發生重度聯合免疫缺陷（Severe Combined Immunodeficiency Disease，SCID）。通常嬰兒一個月内就會出現各種感染，大多數隻能活幾個月。
這種SCID的原因是腺苷代謝障礙導緻腺苷及dATP濃度過高，抑制了核糖核苷酸還原酶，使其它三種dNTP不足，影響了DNA複制。這樣淋巴細胞就無法迅速增殖以消滅入侵的微生物。
腺苷脫氨反應。引自themedicalbiochemistrypage各種生物嘌呤代謝的終産物不同。鳥類和人類都生成尿酸（鳥類将尿素也轉化為尿酸），而其它生物可将尿酸繼續氧化分解為一系列更簡單的産物，直至氨和CO2。
大多數哺乳動物可以用尿酸氧化酶将尿酸轉化為溶解性更高的尿囊素，所以循環中的尿酸水平較低。人類等高級靈長動物尿酸氧化酶基因發生了突變，因此血液中尿酸水平較高。
有趣的是，腎髒通過一些尿酸轉運蛋白對其進行重吸收，以維持血液尿酸水平。這表明尿酸對人體具有一定積極作用。有研究表明，尿酸在細胞外環境中具有抗氧化作用，在抗壞血酸存在時可以防止脂質過氧化等。
尿酸的重吸收。引自Integr Blood Press Control. 2019不過尿酸在細胞内環境中起氧化劑和促炎介質的作用，高尿酸可能導緻高血壓等心血管問題。尿酸還會在關節滑液中以尿酸單鈉（MSU）晶體的形式沉澱，導緻痛風（gout）。這是一個複雜的過程，并非簡單的物理沉積。因為有些高尿酸血症者并未出現痛風症狀，所以尿酸濃度隻是原因之一。
現在認為，尿酸晶體被吞噬細胞攝取，可以激活NLRP3炎性小體，導緻IL-1β的加工和分泌。之後可能由内皮細胞介導，募集嗜中性粒細胞，進一步釋放促炎介質，加劇炎症反應，産生關節炎症狀。
尿酸引發痛風的炎症反應。引自Arthritis Res Ther. 2010當然尿酸濃度仍然是主要的決定因素，所以痛風者應盡量少攝入核酸含量高的食物，如肉類、海鮮等。據報道，無嘌呤的配方飲食可使尿中的尿酸減少40％。另外，酒精也會增加尿酸含量，所以不要飲酒。
别嘌呤醇（allopurinol）是黃嘌呤氧化酶的自殺底物，其氧化産物與酶活性中心的Mo4+緊密結合，有強烈抑制作用。所以它可以減少尿酸生成，防止尿酸晶體沉積，常用于痛風。
别嘌呤醇嘧啶的代謝産物都可以充分利用。胞嘧啶可以脫氨生成尿嘧啶，後者還原成二氫尿嘧啶，然後開環，水解生成β-丙氨酸，可轉氨生成丙二酰輔酶A，參加脂肪酸合成。胸腺嘧啶降解與此類似，但因多了一個甲基，開環後生成β-氨基異丁酸，轉氨後生成甲基丙二酰輔酶A，通過琥珀酰輔酶A進入三羧酸循環。
參考文獻：
Wei Yang. Nucleases: diversity of structure, function and mechanism. Q Rev Biophys. 2011 Feb;44(1):1-93.
Douglas J Stewart, et al. Hyperuricemia and Hypertension: Links and Risks. Integr Blood Press Control. 2019 Dec 24;12:43-62.
Nathalie Busso, et al. Mechanisms of inflammation in gout. Arthritis Res Ther. 2010;12(2):206.
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