Syntesen skjer festet til ribosefosfat som kommer fra fosforibosylpyrofosfat (FRPF). Første trinn er reaksjon mellom FRPF og glutamin som gir 5- fosforibosylamin ved at amidnitrogenet til glutamin nukleofilt erstatter pyrofosfat. Enzym gluatmin fosforibosyl pyrofosfat amidotransferase) katalyserer reaksjonen:
5-fosforibosyl-1-pyrofat + glutamin → 5-fosfo-β-D-ribosylamin + glutamat
Energien fra hydrolyse av pyrofosfat (PPi) frigis katalysert av en pyrofosfatase.
I neste trinn reagerer glycin med aminotruppen i fosforibosylamin i et ATP-avhengig trinn som gir 5-fosforibosylglycinamid, katalysert av glycinamid ribonukleotid syntetase:
5-fosfo-β-D-ribosylamin + glycin + ATP → glycinamid ribonukleotid + ADP + Pi
Først blir karboksylgruppen fosforylert og danner et acylfosfat og deretter erstatter nitrogen i aminogruppen fosfat og danner en amidbinding.
Neste trinn er en enkarbonoverføring fra B-vitaminet formyltetrahydrofolat og produktet er nå fosforibosyl-N-formylglycinamid, katalysert av glycinamid ribonukleotid fransformylase:.
glycinamid ribonukleotid + N10-formyl H4-folat → formylglycinamid ribonukleotid + H4-folat
Amidnitrogenet omdannes deretter til et aminidin hvor nitrogen kommer fra glutamat i en ATP-avhengig reaksjon., katalysert av formylglycinamid ribonukleotid amidotransferase
formylglycinamid ribonukleotid + glutamin + ATP → formylglycinamidinribonukleotid + glutamat + ADP + Pi
Fosforibosyl-N-formylglycinamidin danner nå en ring i en reaksjon som trenger ATP. Det skjer en karboksylering, aspartat kobles til, fumarat frigis og en ny karbon settes på fra formyl- tetrahydrofolat.
Katalysert av formylglycinamidinribonukleotid syklase
formylglycinamidinribonukleotid + ATP → 5-aminoimidazolribonukleotid + ADP + Pi
Enzymene syntetase, karboksylase og mutase kanalyserer de neste to trinnene:
formylglycinamidinribonukleotid + HCO3- + ATP → N5-karboksyaminoimidazol ribonukleotid + ADP + Pi
karboksyaminoimidazol ribonukleotid + aspartat + ATP → N-succinyl-5-aminoimidazol-4-karboksyamid ribonukleotid + ADP + Pi
N-succinyl-5-aminoimidazol-4-karboksyamid ribonukleotid → 5-aminoimidazol-4-karboksyamid ribonukleotid + fumarat
N-succinyl-5-aminoimidazol-4-karboksyamid ribonukleotid + N10-formyl H4-folat →
N-formylaminoimidazol-4-karboksyamid + H4-folat
Et siste trinn avgir vann med enzymet IMP syntase og endeproduktet inosinatmonofosfat (IMP).En ringdannelse gir inosinat (inosinmonofosfat, IMP) som er forkomponent for purinnukleotidene. IMP omdannes til adenylat (AMP) ved at karbonyloksygenet ved karbonatom nummer 6 erstattes med en aminogruppe fra aspartat i en reaksjon som trenger guanosin trifosfat (GTP). Adenosin monofosfat (AMP) kan fosforyleres til adenosindifosfat (ADP) og videre til adenosintrifosfat (ATP). ADP kan også reduseres til dADP. GMP lages ved oksidasjon av IMP hvor glutamin og NAD+ inngår.
Katalysert av adenylsuccinat syntetase:
inosinmonofosfat + aspartat + GTP → adenylsuccinat + GDP + Pi
Katalysert av adenylsuccinat lyase
adenylsuccinat → adenylat + fumarat
Hemming av biosynteseveier for nukleotider
Flere typer legemidler som er utviklet i kreftbehandling har virkemåte ved å hemme enzymatiske trinn i biosynteseveien av nukleotider.
Azaserin og acivicin er analoger til aminosyren glutamin og hemmer aktiviteten til enzymet glutamin amidotransferase.
Flurouracil hemmer enzymet thymidylat syntase.
Metothrexat er en analog av folat og hemmer enzymet dihydrofolat reduktase. Aminopterin er en lignende virkemåte. Noen typer antibiotika kan også hemme enzymet dihydrofolat reduktase.