The guanin Jedná se o dusíkatou bázi, která slouží k biosyntéze guanylátu 5'-monofosfátu a deoxyguanylátu 5'-monofosfátu. Obě látky jsou součástí RNA a DNA, které uchovávají genetickou informaci buněk.
Ribonukleová kyselina (RNA) a deoxyribonukleová kyselina (DNA) jsou tvořeny nukleotidy, které jsou tvořeny dusíkatou bází navázanou na cukr a fosfátovou skupinu.
Guanin se kromě toho, že je součástí nukleových kyselin, ve svých formách nukleosidů, monofosfátu, difosforečnanu a trifosfátu (GMP, GDP a GTP) účastní procesů, jako je energetický metabolismus, překlad intracelulárního signálu, fyziologie fotoreceptorů a fúze vezikul.
Rejstřík článků
Chemickou strukturou guaninu (2-amino-6-hydroxypurin) je heterocyklický purinový kruh, který se skládá ze systému dvou spojených kruhů: jeden kruh je pyrimidin a druhý kruh je imidazol..
Heterocyklický kruh guaninu je plochý a s některými konjugovanými dvojnými vazbami. Dále má dvě tautomerní formy, keto a enol, mezi skupinami C-1 a N-6..
Vlastnosti guaninu jsou následující:
- Guanin je nepolární látka. Je nerozpustný ve vodě, ale je rozpustný v koncentrovaných roztocích silných kyselin nebo zásad.
- Může být izolován jako bílá pevná látka s empirickým vzorcem C.5H5N5O a molekulová hmotnost 151,3 g / mol.
- Vlastnost DNA absorbovat světlo při 260 nm je částečně způsobena chemickou strukturou guaninu.
- V DNA tvoří guanin tři vodíkové vazby. C-6 karbonylová skupina je akceptor vodíkové vazby, skupina N-1 a C-2 aminoskupina jsou donory vodíkové vazby.
Z tohoto důvodu je zapotřebí více energie k rozbití vazby mezi guaninem a cytosinem, než je tomu u adeninu s thyminem, protože druhý pár je spojen pouze dvěma vodíkovými vazbami..
- V buňce se vždy nachází jako součást nukleových kyselin nebo jako GMP, GDP a GTP, nikdy ve volné formě.
Molekula guaninu, stejně jako jiné puriny, je syntetizována de novo z 5-fosforibosyl-1-pyrofosfátu (PRPP), reakcemi katalyzovanými enzymy.
První krok spočívá v přidání aminoskupiny z glutaminu do PRPP a vzniká 5-fosforibosylamin (PRA).
Následně v uspořádané sekvenci dojde k přidání glycinu, aspartátu, glutaminu, formiátu a oxidu uhličitého k PRA. Tímto způsobem se vytváří intermediární metabolit zvaný inosin 5'-monofosfát (IMP)..
Během tohoto procesu se využívá volná energie z hydrolýzy ATP (adenosin 5'-trifosfát), který produkuje ADP (adenosin 5'-difosfát) a Pi (anorganický fosfát)..
Oxidace IMP závisí na NAD+ (nikotinamid adenin dinukleotid), produkuje xanthin 5'-monofosfát (XMP). Následné přidání aminoskupiny k XMP produkuje molekulu guanylátu.
Regulace biosyntézy guanylátu probíhá na začátku, kdy se tvoří PRA, a na konci, kdy dochází k oxidaci IMP. Regulace probíhá negativní zpětnou vazbou: nukleotid GMP inhibuje enzymy v obou fázích.
Během metabolické degradace nukleotidů se dusíkaté zásady recyklují. GMP je tvořen enzymem hypoxantin-guanin fosforibosyltransferáza, přenášející fosribosylovou skupinu z PRPP na guanin.
Protože guanin se nenachází ve volné formě, jeho funkce jsou spojeny s GMP, GDP a GTP. Některé z nich jsou uvedeny níže:
- Guanosin 5'-trifosfát (GTP) působí jako rezervoár volné energie. Gama fosfátová skupina GTP může být přenesena na adenosin 5'-trifosfát (ADP) za vzniku ATP. Tato reakce je reverzibilní a je katalyzována nukleosiddifosfátkinázou..
- GMP je nejstabilnější forma nukleotidu, který obsahuje guanin. Hydrolýzou tvoří GMP v translačních drahách cyklický GMP (cGMP), který je druhým poslem během intracelulární signalizace. Například v čichových buňkách fotoreceptorů a chemoreceptorů.
- CGMP se podílí na relaxaci krevních cév hladkého svalstva během biosyntézy oxidu dusnatého v endoteliálních buňkách.
- Hydrolýza GTP gama fosfátu slouží jako volný zdroj energie pro biosyntézu proteinů v ribozomech.
- Enzymy Hellicase vyžadují volnou energii z hydrolýzy GTP k oddělení dvojité šroubovice DNA během replikace a transkripce DNA.
- V hipokampálních neuronech je působení napěťově řízených sodíkových kanálů regulováno hydrolýzou GTP na GDP..
Vysoká hladina kyseliny močové v krvi a moči byla spojena se třemi různými metabolickými vadami, které uvidíme níže..
Vyznačuje se nedostatkem HPRT (hypoxanthin-guanin fosforibosyl transferáza), což je enzym důležitý pro recyklaci hypoxanthinu a guaninu. V tomto případě se zvyšují hladiny PRPP a netvoří se IMP a GMP, dva důležité regulátory počátečního stupně syntézy purinu. To vše podporuje biosyntézu de novo purinů.
To způsobí zvýšení úrovní PRPP. Tento metabolit působí jako aktivátor glutamin PRPP-amidotransferázy, který je zodpovědný za syntézu 5-fosforibosylaminu a zvyšuje tak biosyntézu de novo puriny.
Jde o onemocnění související s ukládáním glykogenu typu I. Pacienti s tímto syndromem mají defektní glukózo-6-fosfatázu. To produkuje zvýšení hladin 6-fosfátu glukózy, které slouží k syntéze ribosa-5-fosfátu, prostřednictvím pentózo-fosfátu..
Ribóza 5-fosfát je výchozím metabolitem pro biosyntézu PRPP. Podobně jako v předchozích dvou případech to vede ke zvýšení biosyntézy de novo purinů.
Zvýšená kyselina močová v krvi a moči způsobuje příznaky, které se běžně nazývají dna. V případě syndromu Lescha Nyhana pacientům zcela chybí aktivita enzymu HPRP, což vede k projevům dalších příznaků, včetně paralýzy a mentální retardace..
Gen HPRP se nachází na chromozomu X. Mutace v tomto genu proto ovlivňují muže. Léčba neurologických problémů neexistuje. Příznaky spojené se zvýšenou kyselinou močovou jsou léčeny alopurinolem.
Zatím žádné komentáře