Guaninegenskaber, struktur, dannelse og funktioner

1821
Simon Doyle

Det guanin Det er en nitrogenholdig base, der tjener til biosyntese af guanylat-5'-monophosphat og deoxyguanylat-5'-monophosphat. Begge stoffer er henholdsvis en del af RNA og DNA, som lagrer cellernes genetiske information.

Ribonukleinsyre (RNA) og deoxyribonukleinsyre (DNA) består af nukleotider, som består af en nitrogenholdig base bundet til et sukker og en fosfatgruppe.

Kilde: NEUROtiker [Public domain]

Guanin, ud over at være en del af nukleinsyrer, i dets former for nukleosider monophosphat, diphosphat og triphosphater (GMP, BNP og GTP) deltager i processer såsom energimetabolisme, oversættelse af det intracellulære signal, fysiceptoren for fotoreceptorer og vesikelfusion.

Artikelindeks

  • 1 Kemisk struktur
  • 2 funktioner
  • 3 Biosyntese
  • 4 Funktion
  • 5 Relaterede sygdomme
    • 5.1 Lesch-Nyhan syndrom
    • 5.2 Øget PRPP-syntaseaktivitet
    • 5.3 von Gierke syndrom
  • 6 Referencer

Kemisk struktur

Den kemiske struktur af guanin (2-amino-6-hydroxypurin) er en heterocyklisk purinring, der består af et system med to sammenkædede ringe: den ene ring er pyrimidin og den anden ring er imidazol..

Den heterocykliske ring af guanin er flad og med nogle konjugerede dobbeltbindinger. Derudover har den to tautomere former, keto- og enolformerne, mellem C-1 og N-6-grupperne..

Egenskaber

Karakteristika ved guanin er som følger:

- Guanin er et apolært stof. Det er uopløseligt i vand, men det er opløseligt i koncentrerede opløsninger af stærke syrer eller baser.

- Det kan isoleres som et hvidt fast stof med empirisk formel C5H5N5O og molekylvægt 151,3 g / mol.

- DNA's egenskab ved at absorbere lys ved 260 nm skyldes delvis den kemiske struktur af guanin.

- I DNA danner guanin tre hydrogenbindinger. C-6-carbonylgruppen er en hydrogenbindingsacceptor, N-1-gruppen og C-2-aminogruppen er hydrogenbindingsdonorer.

Af denne grund tager det mere energi at bryde en binding mellem en guanin og en cytosin end en adenins med en thymin, da sidstnævnte par kun er forbundet med to hydrogenbindinger..

- I cellen findes den altid som en del af nukleinsyrer eller som GMP, BNP og GTP, aldrig i sin frie form.

Biosyntese

Guaninmolekylet syntetiseres ligesom andre puriner de novo fra 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphat (PRPP) gennem reaktioner katalyseret af enzymer.

Det første trin består af tilsætningen af ​​en aminogruppe fra glutamin til PRPP, og 5-phosphoribosylamin (PRA) dannes.

Efterfølgende forekommer tilsætningen af ​​glycin, aspartat, glutamin, formiat og carbondioxid til PRA i en ordnet sekvens. På denne måde dannes en mellemmetabolit kaldet inosin 5'-monophosphat (IMP)..

Under denne proces anvendes fri energi fra hydrolyse af ATP (adenosin 5'-triphosphat), der producerer ADP (adenosin 5'-diphosphat) og Pi (uorganisk phosphat)..

En oxidation af IMP er afhængig af NAD+ (nicotinamid-adenindinucleotid), producerer xanthin-5'-monophosphat (XMP). Efterfølgende tilsætning af en aminogruppe til XMP producerer guanylatmolekylet.

Reguleringen af ​​guanylatbiosyntese finder sted i begyndelsen, når PRA dannes, og i slutningen, når IMP-oxidation opstår. Regulering sker ved negativ feedback: et GMP-nukleotid hæmmer enzymer i begge faser.

Under den metaboliske nedbrydning af nukleotider genvindes nitrogenholdige baser. GMP dannes af enzymet hypoxanthin-guaninphosphoribosyltransferase, der overfører en phosribosylgruppe fra PRPP til guanin.

Fungere

Da guanin ikke findes i sin frie form, er dens funktioner forbundet med GMP, BNP og GTP. Nogle af dem er nævnt nedenfor:

- Guanosin 5'-triphosphat (GTP) fungerer som et reservoir med fri energi. Gamma-phosphatgruppen i GTP kan overføres til adenosin-5'-triphosphat (ADP) til dannelse af ATP. Denne reaktion er reversibel og katalyseres af nukleosiddiphosphatkinase..

- GMP er den mest stabile form af nukleotidet, der indeholder guanin. Gennem hydrolyse danner GMP cyklisk GMP (cGMP), som er en anden messenger under intracellulær signalering, i oversættelsesvejene. For eksempel i fotoreceptor og kemoreceptorceller af lugt.

- CGMP deltager i afslapning af blodkar i glat muskulatur under nitrogenoxidbiosyntese i endotelceller.

- GTP-gamma-phosphathydrolyse fungerer som en fri energikilde til proteinbiosyntese i ribosomer.

- Hellicase-enzymer kræver fri energi fra GTP-hydrolyse for at adskille DNA-dobbelthelixen under DNA-replikation og transkription.

- I hippocampusneuroner reguleres virkningen af ​​spændingsstyrede natriumkanaler ved hydrolyse af GTP til BNP..

Relaterede sygdomme

Høje niveauer af urinsyre i blodet og urinen har været forbundet med tre forskellige metaboliske defekter, som vi vil se nedenfor..

Lesch-Nyhan syndrom

Det er kendetegnet ved en mangel på HPRT (hypoxanthin-guaninphosphoribosyltransferase), et enzym, der er vigtigt for genanvendelse af hypoxanthin og guanin. I dette tilfælde øges PRPP-niveauerne, og IMP og GMP, to vigtige regulatorer for det indledende trin af purinsyntese, dannes ikke. Alt dette favoriserer biosyntese de novo af puriner.

Øget PRPP-syntaseaktivitet

Dette medfører en stigning i PRPP-niveauer. Denne metabolit fungerer som en aktivator af glutamin PRPP-amidotransferase, som er ansvarlig for syntesen af ​​5-phosphoribosylamin, hvilket øger biosyntese de novo puriner.

Von Gierke syndrom

Det er en sygdom relateret til type glykogenopbevaring.Patienter med dette syndrom har en defekt 6-phosphatase-glukose. Dette producerer en stigning i 6-phosphatniveauer i glucose, som tjener til syntese af ribose 5-phosphat via pentose-phosphat..

Ribose 5-fosfat er startmetabolitten til PRPP-biosyntese. I lighed med de to tidligere tilfælde fører dette til en stigning i biosyntese de novo af puriner.

Øget urinsyre i blodet og urinen forårsager symptomer, der almindeligvis er kendt som gigt. I tilfælde af Lesch Nyhan syndrom mangler patienter fuldstændigt aktiviteten af ​​HPRP-enzymet, hvilket fører til manifestation af andre symptomer, herunder lammelse og mental retardation..

HPRP-genet er placeret på X-kromosomet, derfor påvirker mutationer i dette gen mænd. Der er ingen behandling til behandling af neurologiske problemer. Symptomer forbundet med øget urinsyre behandles med allopurinol.

Referencer

  1. Dawson, R. et al. 1986. Data til biokemisk forskning. Clarendon Press, Oxford.
  2. Horton, R; Moran, L; Scrimgeour, G; Perry, M. And Rawn, D. 2008. Principper for biokemi. 4. udgave. Pearson Uddannelse.
  3. Mathews, Van Holde, Ahern. 2001. Biokemi. 3. udgave.
  4. Murray, R; Granner, D; Mayes, P. And Rodwell, V. 2003. Harpers illustrerede biokemi. 26. udgave. McGraw-Hill virksomheder.
  5. Nelson, DL og Cox, M. 1994. Lehninger. Principper for biokemi. 4. udgave. Ed omega.
  6. Sigma-Aldrich. 2019. Guanine Chemical Sheet. Ordbred webadresse: sigmaaldrich.com.

Endnu ingen kommentarer