Det uracil Det er en nitrogenbaseret pyrimidintype, der findes i ribonukleinsyre (RNA). Dette er en af de egenskaber, der adskiller RNA fra deoxyribonukleinsyre (DNA), da sidstnævnte har thymin i stedet for uracil. Begge stoffer, uracil og thymin, adskiller sig kun ved, at den anden har en methylgruppe.
Fra et evolutionært synspunkt er det blevet foreslået, at RNA var det første molekyle, der lagrede genetisk information og fungerede som en katalysator i celler, før DNA og enzymer. På grund af dette menes uracil at have spillet en nøglerolle i livets udvikling.
I levende ting findes uracil ikke i fri form, men danner almindeligvis nukleotider monophosphat (UMP), diphosphat (UDP) og triphosphat (UTP). Disse uracil-nukleotider har forskellige funktioner, såsom RNA- og glykogenbiosyntese, isomer interkonvertering af sukker og regulering af glutaminsyntase..
Artikelindeks
Uracil, kaldet 2,4-dioxypyridin, har den empiriske formel C4H4NtoELLERto, hvis molekylvægt er 112,09 g / mol og renses som et hvidt pulver.
Strukturen af uridin er en heterocyklisk ring med fire carbonatomer og to nitrogenatomer med alternerende dobbeltbindinger. Er plan.
Det har en opløselighed på 50 mg / ml ved 25 ° C i 1 M natriumhydroxid og en pKa mellem 7,9 og 8,2. Bølgelængden, hvor dens maksimale absorbans forekommer (ʎmaks) er mellem 258 og 260 nm.
Der er en fælles vej for pyrimidinnukleotidbiosyntese (uracil og cytokin). Det første trin er biosyntese af carbamoylphosphat fra COto og NH4+, som katalyseres af carbamoylphosphatsyntetase.
Pyrimidin er bygget af carboylfosfat og aspartat. Begge stoffer reagerer og danner N-carbamoylaspartat, en reaktion katalyseret af aspartattranscabamoylase (ATCase). Lukningen af pyrimidinringen er forårsaget af dehydrering katalyseret af dihydrootase og producerer L-dihydrorotat..
L-dihydrorotat oxideres og omdannes til orotat; elektronacceptor er NAD+. Det er en reaktion katalyseret af dihydroorotatdehydrogenase. Det næste trin er overførslen af phosphoribosylgruppen fra phosphoribosylpyrophosphat (PRPP) til orotering. Danner orotidylat (OMP) og uorganisk pyrophosphat (PPi), katalyseret af orotatphosphoribosyltransferase.
Det sidste trin består i decarboxylering af pyrimidinringen i orotidylatet (OMP). Danner uridylat (uridin-5'-monophosphat, UMP), som katalyseres af en decarboxylase.
Derefter overføres en phosphatgruppe fra deltagelse af en kinase fra ATP til UMP og danner UDP (uridin-5'-diphosphat). Sidstnævnte gentages under dannelse af UTP (uridin-5'-triphosphat).
I bakterier sker regulering af pyrimidinbiosyntese gennem negativ feedback på niveauet af aspartattranscabamoylase (ATCase).
Dette enzym inhiberes af CTP (cytidin-5'-triphosphat), som er slutproduktet af pyrimidin-biosyntetiske vej. ATCase har regulerende underenheder, der binder til den allosteriske regulator CTP.
Hos dyr sker reguleringen af pyrimidinbiosyntese gennem negativ feedback på niveauet af to enzymer: 1) carbamoylphosphatsyntase II, som inhiberes af UTP og aktiveres af ATP og PRPP; og 2) OMP-decarboxylase, som inhiberes af det produkt af reaktionen, som det katalyserer, UMP. Hastigheden for biosyntese af OMP varierer med tilgængeligheden af PRPP.
Uracil er til stede i alle typer RNA, såsom messenger RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA) og ribosomalt RNA (rRNA). Biosyntesen af disse molekyler sker gennem en proces kaldet transkription..
Under transkription kopieres informationen i DNA til RNA af en RNA-polymerase. Den omvendte proces, hvor informationen indeholdt i RNA kopieres til DNA, forekommer i nogle vira og planter gennem revers transkriptase..
RNA-biosyntese kræver nukleosidtriphosphat (NTP), nemlig: uridintriphosphat (UTP), cytidintriphosphat (CTP), adenintriphosphat (ATP) og guanintriphosphat (GTP). Reaktionen er:
(RNA)n rester + NTP -> (RNA)n + 1 rest + PPi
Hydrolyse af uorganisk pyrophosphat (PPi) giver energi til RNA-biosyntese.
Sukkerestere er meget almindelige i levende organismer. Nogle af disse estere er nukleosidester-diphosphater, såsom UDP-sukkerarter, som er meget rigelige i celler. UDP-sukker deltager i biosyntese af disaccharider, oligosaccharider og polysaccharider.
I planter forekommer saccharosebiosyntese gennem to veje: en primær og en sekundær.
Hovedvejen er overførsel af D-glucose fra UDP-D-glucose til D-fruktose til dannelse af saccharose og UDP. Den sekundære vej inkluderer to trin: den begynder med UDP-D-glucose og fruktose-6-phosphat og slutter med dannelsen af saccharose og phosphat..
I brystkirtlerne opstår lactosebiosyntese fra UDP-D-galactose og glucose.
I planter udføres cellulosebiosyntese ved kontinuerlig kondensation af beta-D-glucosylrester fra UDP-glucose til den ikke-reducerende ende af den voksende polyglucosekæde. Tilsvarende kræver amylose og amylopectin-biosyntese UDP-glucose som et glucosedonarsubstrat til den voksende kæde..
Hos dyr anvendes både UDP-glucose og ADP-glucose til glykogenbiosyntese. Tilsvarende kræver chondroitinsulfatbiosyntese UDP-xylose, UDP-galactose og UDP-glucuronat..
Omdannelsen af galactose til et glykolysemellemprodukt sker gennem Leloir-stien. Et af trinene i denne vej katalyseres af enzymet UDP-galactose-4-epimerase, hvilket letter interkonvertering af UDP-galactose til UDP-glucose..
Under glykoproteinbiosyntese krydser proteiner cis-, midter- og transsækkene i Golgi-apparatet.
Hver af disse sække har et sæt enzymer, der behandler glykoproteiner. Sukkermonomerer, såsom glucose og galactose, sættes til proteinet oligosaccharid fra UDP-hexose og andre nukleotider-hexose.
Hexosenukleotiderne transporteres til Golgi-cisternerne ved antiport. UDP-galactose (UDP-Gal) og UDP-N-acetylgalactosamin (UDP-GalNAc) kommer ind i cisternerne fra cytosolen ved udveksling til UMP.
I Golgi-cisternen hydrolyserer en phosphatase en phosphatgruppe på UDP og danner UMP og Pi. UDP kommer fra reaktioner katalyseret af galactosyltransferase og N-acetylgalactosamyltransferase. UMP dannet af phosphatase tjener til nukleotid-hexose-udveksling.
En reguleringsmekanisme for glutaminsyntase er kovalent modifikation, som består af adenylering, som inaktiverer den, og dedenylering, som aktiverer den. Denne kovalente modifikation er reversibel og katalyseret af adenyltransferase..
Adenyltransferaseaktivitet moduleres ved binding af PII-proteinet, som reguleres ved en kovalent modifikation, uridinylering.
Både uridylering og deuridylering udføres af uridylyltransferase. I dette enzym skyldes uridyleringsaktivitet glutamin og phosphat og aktiveres ved binding af alfa-ketoglutarat og ATP til PII.
Nogle mRNA'er redigeres før oversættelse. I nogle eukaryote organismer, såsom Trypanosoma brucei, der er RNA-redigering af cytochromoxidase-underenhed II-gentranskript. Dette sker ved indsættelse af uracilrester, en reaktion katalyseret af den terminale uridyltransferase..
En guide-RNA, der supplerer det redigerede produkt, fungerer som en skabelon til redigeringsprocessen. Baseparene dannet mellem det oprindelige transkription og guide-RNA'et indebærer G = U-basepar, der ikke er Watson-Crick og er almindelige i RNA..
Under fysiologiske forhold er biosyntese af glykogen fra glucose-1-fosfat termodynamisk umulig (ΔG positiv). På grund af dette sker der inden biosyntese aktivering af glucose-1-phosphat (G1P). Denne reaktion kombinerer G1P og UTP til dannelse af uridindiphosphatglucose (UDP-glucose eller UDPG)..
Reaktionen katalyseres af UDP-glucose-pyrophosphorylase og er som følger:
G1P + UTP -> UDP-glucose + 2Pi.
Variationen i fri energi fra Gibbs i dette trin er stor og negativ (-33,5 KJ / mol). Under reaktionen til ilt angriber G1P alfa-phosphoratomet i UTP og danner UDP-glucose og uorganisk pyrophosphat (PPi). Dernæst hydrolyseres PPi af en uorganisk pyrophosphatase, hvis hydrolyseenergi er det, der driver den generelle reaktion.
UDP-glukose er et stof med "høj energi". Det gør det muligt at danne de glykosidiske bindinger mellem glukoseresten og den voksende polysaccharidkæde. Det samme energiske princip gælder for reaktioner, hvor UDP-sukker deltager, såsom biosyntese af disaccharider, oligosaccharider og glycoproteiner..
Der er DNA-læsioner, der opstår spontant. En af disse læsioner er den spontane deaminering af cytokin og den deraf følgende omdannelse til uracil. I dette tilfælde finder reparation sted ved at fjerne den modificerede DNA-base med et enzym kaldet uracil DNA-glycosylase..
Enzymet uracil-DNA-glycosylase fjerner det beskadigede cytokin (uracil) og producerer en deoxyriboserest, der mangler nitrogenbase, kaldet AP-stedet (apurin-apyrimidin-sted).
Enzymet AP-endonuklease skærer derefter phosphodiester-rygraden i AP-stedet og fjerner sukker-phosphatresten. DNA-polymerase I gendanner den beskadigede streng.
Endnu ingen kommentarer