The cytosin Jedná se o dusíkatou bázi pyrimidinového typu, která se používá k biosyntéze cytidin-5'-monofosfátu a deoxycytidin-5'-monofosfátu. Tyto sloučeniny se používají pro biosyntézu deoxyribonukleové kyseliny (DNA) a ribonukleové kyseliny (RNA). DNA uchovává genetickou informaci a RNA má různé funkce.
V živých organizmech se cytosin nenachází ve volné formě, ale běžně tvoří ribonukleotidy nebo deoxyribonukleotidy. Oba typy sloučenin mají fosfátovou skupinu, ribózu a dusíkatou bázi..
2-uhlík ribózy má hydroxylovou skupinu (-OH) na ribonukleotidech a atom vodíku (-H) na deoxyribonukleotidech. V závislosti na počtu přítomných fosfátových skupin existuje cytidin-5'-monofosfát (CMP), cytidin-5'-difosfát (CDP) a cytidin-5'-trifosfát (CTP).
Deoxygenované ekvivalenty se nazývají deoxycytidin-5'-monofosfát (dCMP), deoxycytidin-5'-difosfát (dCDP) a deoxycytidin-5'-trifosfát (dCTP)..
Cytosin se v různých formách účastní různých funkcí, jako je biosyntéza DNA a RNA, biosyntéza glykoproteinu a regulace genové exprese..
Rejstřík článků
Cytosin, 4-amino-2-hydroxypyrimidin, má empirický vzorec C4H5N3O, jehož molekulová hmotnost je 111,10 g / mol, a je čištěn jako bílý prášek.
Struktura cytosinu je planární aromatický heterocyklický kruh. Vlnová délka maximální absorbance (ʎmax) je při 260 nm. Teplota tání cytosinu přesahuje 300 ° C.
Za účelem vytvoření nukleotidu je cytosin kovalentně připojen prostřednictvím dusíku 1 prostřednictvím N-beta-glykosidové vazby k 1 'uhlíku ribózy. 5 'uhlík je esterifikován fosfátovou skupinou.
Biosyntéza nukleotidů pyrimidinu má společnou cestu, která se skládá ze šesti kroků katalyzovaných enzymy. Cesta začíná biosyntézou karbamoylfosfátu. V prokaryotech je pouze jeden enzym: karbamoylfosfát syntáza. To je zodpovědné za syntézu pyrimidinů a glutaminu. V eukaryotech existují karbamoylfosfát syntáza I a II, které jsou odpovědné za biosyntézu glutaminu a pyrimidinů.
Druhý krok spočívá v tvorbě N-karbamoylaspartátu z karboylfosfátu a aspartátu, reakci katalyzovanou aspartát-transkobamoylázou (ATCase).
Třetím krokem je syntéza L-dihydrorotátu, která způsobuje uzavření pyrimidinového kruhu. Tento krok je katalyzován dihydrootázou..
Čtvrtým krokem je tvorba orotátu, což je redoxní reakce katalyzovaná dihydroorotátdehydrogenázou..
Pátý krok spočívá v tvorbě orotidylátu (OMP) za použití fosforibosylpyrofosfátu (PRPP) jako substrátu a orotátu fosforibosyltransferázy jako katalyzátoru..
Šestým krokem je tvorba uridylátu (uridin-5'-monofosfát, UMP), reakce katalyzovaná OMP-dekarboxylázou..
Další kroky spočívají ve fosforylaci UMP, katalyzované kinázami, za vzniku UTP, a přenosu aminoskupiny z glutaminu na UTP za vzniku CTP, reakce katalyzované CTP syntetázou..
U savců dochází k regulaci na úrovni karbamoylfosfát syntázy II, což je enzym nacházející se v cytosolu, zatímco karbamoyl fosfát syntáza I je mitochondriální.
Karbamoylfosfát syntáza II je regulována negativní zpětnou vazbou. Jeho regulátory, UTP a PRPP, jsou inhibitorem a aktivátorem tohoto enzymu.
V nehepatálních tkáních je karbamoylfosfát syntáza II jediným zdrojem karbamoyl fosfátu. Zatímco v játrech produkuje karbamoylfosfát syntáza I v játrech, v mitochondriích karbamoylfosfát, který je transportován do cytosolu, odkud vstupuje do dráhy biosyntézy pyrimidinu..
Dalším bodem regulace je OMP-dekarboxyláza, která je regulována kompetitivní inhibicí. Jeho reakční produkt, UMP, soutěží s OMP o vazebné místo na OMP-dekarboxyláze..
Recyklace pyrimidinů má funkci opětovného použití pyrimidinů bez nutnosti de novo biosyntézy a vyhýbání se degradační cestě. Recyklační reakce je katalyzována pyrimimidinfosforibosyltransferázou. Obecná reakce je následující:
Pyrimidin + PRPP -> pyrimidinový nukleosid 5'-monofosfát + PPi
U obratlovců se pyrimimidinová fosforibosyltransferáza nachází v erytrocytech. Substrátové pyrimidiny pro tento enzym jsou uracil, thymin a orotát. Cytosin se nepřímo recykluje z uridin-5'-monofosfátu.
Během replikace DNA jsou informace obsažené v DNA zkopírovány do DNA DNA polymerázou..
Biosyntéza RNA vyžaduje deoxynukleotid trifosfát (dNTP), jmenovitě: deoxythymidin trifosfát (dTTP), deoxycytidin trifosfát (dCTP), deoxyadenin trifosfát (dATP) a deoxyguanin trifosfát (dGTP). Reakce je:
(DNA)n zbytků + dNTP -> (DNA)n + 1 zbytek + PPi
Hydrolýza anorganického pyrofosfátu (PPi) poskytuje energii pro biosyntézu RNA.
V dvojité šroubovici DNA je jednořetězcový purin spojen s opačným řetězcem pyrimidinu vodíkovými vazbami. Cytosin je tedy vždy spojen s guaninem třemi vodíkovými vazbami: adenin je spojen s thyminem dvěma vodíkovými vazbami..
Vodíkové vazby se rozbijí, když je roztok purifikované nativní DNA při pH 7 vystaven teplotám nad 80 ° C. To způsobí, že dvojitá šroubovice DNA vytvoří dvě oddělená vlákna. Tento proces se nazývá denaturace..
Teplota, při které je 50% DNA denaturováno, se nazývá teplota tání (Tm). Molekuly DNA, jejichž poměr guaninu a cytosinu je vyšší než u thyminu a adeninu, mají vyšší hodnoty Tm než ty, jejichž poměr bází je inverzní.
Výše popsané představuje experimentální důkaz, že větší počet vodíkových vazeb lépe stabilizuje nativní molekuly DNA..
Nedávno bylo zjištěno, že DNA z jádra lidských buněk může přijmout struktury rozptýlených motivů (iM). Tyto struktury se vyskytují v oblastech bohatých na cytosin.
Struktura iM se skládá ze čtyř řetězců DNA, na rozdíl od klasické dvouvláknové DNA, která má dvě řetězce. Přesněji řečeno, dva paralelní duplexní řetězce jsou rozptýleny v antiparalelní orientaci a jsou drženy pohromadě dvojicí hemiprotonovaných cytosinů (C: C+).
V lidském genomu se iM struktury nacházejí v oblastech, jako jsou promotory a telomery. Počet struktur iM je vyšší během G1 / S fáze buněčného cyklu, ve které je vysoká transkripce. Tyto oblasti jsou rozpoznávacími místy proteinu zapojenými do aktivace transkripčního aparátu..
Na druhou stranu v oblastech bohatých na po sobě jdoucí páry bazických guaninů (C) má DNA tendenci za dehydratačních podmínek přijmout tvar A-šroubovice. Tento tvar je typický pro dvojitá pásma RNA a smíšené DNA-RNA během transkripce a replikace a v určitých dobách, kdy je DNA vázána na proteiny..
Ukázalo se, že po sobě jdoucí základní oblasti cytosinu vytvářejí elektropozitivní náplast v hlavní rozštěp DNA. Předpokládá se proto, že se tyto oblasti váží na proteiny a predisponují určité genomové oblasti ke genetické křehkosti..
Během transkripce jsou informace obsažené v DNA kopírovány do RNA pomocí RNA polymerázy. Biosyntéza RNA vyžaduje nukleosid trifosfát (NTP), a to: cytidin trifosfát (CTP), uridin trifosfát (UTP), adenin trifosfát (ATP) a guanin trifosfát (GTP). Reakce je:
(RNA)n zbytků + NTP -> (RNA)n + 1 zbytek + PPi
Hydrolýza anorganického pyrofosfátu (PPi) poskytuje energii pro biosyntézu RNA.
Sekvenční přenos hexóz za vzniku oligosacharidů, O-vázaných na proteiny, nastává z nukleotidových prekurzorů.
U obratlovců poslední krok v O-vázané oligosacharidové biosyntéze spočívá v přidání dvou zbytků kyseliny sialové (N-acetylneuraminových) z prekurzoru cytidin-5'-monofosfátu (CMP). K této reakci dochází v trans Golgiho vaku.
Kyselina tetrahydrofolátová (FH4) je zdrojem -CH skupin3, a je nezbytný pro biosyntézu dTMP z dUMP. Kromě toho se tvoří FH2. Redukce FH2 na FH4 vyžaduje reduktázu folátu a NADPH. Některé inhibitory folátreduktázy, jako je aminopterin a methotrexát, se používají při léčbě rakoviny.
Methotrexan je kompetitivní inhibitor. Kyselina listová reduktáza se váže se stokrát větší afinitou k tomuto inhibitoru než k jeho substrátu. Aminopterin funguje podobným způsobem.
Inhibice folátreduktázy nepřímo brání biosyntéze dTMP, a tedy i dCTP. K přímé inhibici dochází inhibitory enzymu thymidylát syntetázy, který katalyzuje dTMP z dUMP. Těmito inhibitory jsou 5-fluoruracil a 5-fluor-2-deoxyuridin..
Například 5-fluoroacyl sám o sobě není inhibitorem, ale nejprve se v recyklační cestě převede na deoxyuridinmfosfát d (FdUMP), který váže a inhibuje thymidylát syntetázu..
Látky podobné glutaminu, azaserinu a acivicinu inhibují glutamin amidotransferázu. Azarin byla jednou z prvních objevených látek, které působí jako inaktivátor sebevraždy.
Zatím žádné komentáře