citozină Este o bază azotată de tip pirimidină, care este utilizată pentru biosinteza citidinei-5'-monofosfatului și a deoxicitidinei-5'-monofosfatului. Acești compuși servesc la biosinteza, respectiv, a acidului dezoxiribonucleic (ADN) și a acidului ribonucleic (ARN). ADN stochează informații genetice, iar ARN-ul are diverse funcții.
La viețuitoare, citozina nu se găsește sub formă liberă, dar formează frecvent ribonucleotide sau dezoxiribonucleotide. Ambele tipuri de compuși au o grupare fosfat, o riboză și o bază de azot..
2-carbonul ribozei are o grupare hidroxil (-OH) pe ribonucleotide și un atom de hidrogen (-H) pe dezoxiribonucleotide. În funcție de numărul de grupări fosfat prezente, există citidină-5'-monofosfat (CMP), citidină-5'-difosfat (CDP) și citidină-5'-trifosfat (CTP).
Echivalenții dezoxigenați sunt numiți deoxicitidin-5'-monofosfat (dCMP), deoxicitidin-5'-difosfat (dCDP) și deoxicitidină-5'-trifosfat (dCTP)..
Citozina, în diferitele sale forme, participă la diferite funcții, cum ar fi biosinteza ADN și ARN, biosinteza glicoproteinelor și reglarea expresiei genelor..
Indice articol
Citozina, 4-amino-2-hidroxipirimidina, are formula empirică C4H5N3O, a cărui greutate moleculară este de 111,10 g / mol și este purificată sub formă de pulbere albă.
Structura citozinei este un inel heterociclic aromatic plan. Lungimea de undă a absorbanței maxime (ʎmax) este la 260 nm. Temperatura de topire a citozinei depășește 300 ° C.
Pentru a forma o nucleotidă, citozina este atașată covalent, prin azot 1, printr-o legătură N-beta-glicozidică la carbonul 1 'al ribozei. Carbonul 5 'este esterificat cu o grupare fosfat.
Biosinteza nucleotidelor pirimidinice are o cale comună, constând din șase etape catalizate de enzime. Calea începe cu biosinteza carbamoil fosfatului. La procariote există o singură enzimă: carbamoil fosfat sintază. Aceasta este responsabilă pentru sinteza pirimidinelor și glutaminei. În eucariote, există carbamoil fosfat sintază I și II, care sunt responsabili, respectiv, de biosinteza glutaminei și pirimidinelor.
A doua etapă constă în formarea de N-carbamoilpartat, din carboiil fosfat și aspartat, o reacție catalizată de aspartat transcabamoilază (ATCază).
Al treilea pas este sinteza L-dihidrorotatului, care determină închiderea inelului pirimidinic. Această etapă este catalizată de dihidrootază..
Al patrulea pas este formarea orotatului, care este o reacție redox catalizată de dihidroorotat dehidrogenază..
A cincea etapă constă în formarea orotidilatului (OMP) utilizând fosforibosil pirofosfat (PRPP) ca substrat și orotarea fosforibosil transferazei ca catalizator..
A șasea etapă este formarea uridilatului (uridin-5'-monofosfat, UMP), o reacție catalizată de o OMP-decarboxilază..
Următorii pași constau în fosforilarea UMP, catalizată de kinaze, pentru a forma UTP și transferul unei grupări amino de la glutamină la UTP pentru a forma CTP, o reacție catalizată de CTP sintetaza..
La mamifere, reglarea are loc la nivelul carbamoil fosfatului sintaza II, o enzimă găsită în citosol, în timp ce carbamoil fosfat sintaza I este mitocondrială.
Carbamoil fosfat sintaza II este reglat de feedback negativ. Regulatorii săi, UTP și PRPP, sunt, respectiv, inhibitori și activatori ai acestei enzime.
În țesuturile nehepatice, carbamoil fosfatul sintază II este singura sursă de carbamoil fosfat. În timp ce se află în ficat, în condiții de exces de amoniac, carbamoil fosfatul sintază I produce, în mitocondrie, carbamoil fosfat, care este transportat în citosol, de unde intră pe calea biosintezei pirimidinei..
Un alt punct de reglare este OMP-decarboxilaza, care este reglementată de inhibiția competitivă. Produsul său de reacție, UMP, concurează cu OMP pentru locul de legare pe OMP-decarboxilază..
Reciclarea pirimidinelor are funcția de a reutiliza pirimidinele fără a fi nevoie de biosinteză de novo și de a evita calea degradativă. Reacția de reciclare este catalizată de pirimimidin fosforibosiltransferază. Reacția generală este următoarea:
Pirimidină + PRPP -> pirimidină nucleozidă 5'-monofosfat + PPi
La vertebrate, pirimimidin fosforibosiltransferaza se găsește în eritrocite. Substratul pirimidinelor pentru această enzimă sunt uracil, timină și orotat. Citozina este reciclată indirect din uridină-5'-monofosfat.
În timpul replicării ADN, informațiile conținute în ADN sunt copiate în ADN de o ADN polimerază..
Biosinteza ARN necesită trifosfat deoxinucleotidic (dNTP), și anume: trifosfat de deoxitimidină (dTTP), trifosfat de deoxicididină (dCTP), trifosfat de deoxiadenină (dATP) și trifosfat de deoxiguanină (dGTP). Reacția este:
(ADN)n reziduuri + dNTP -> (ADN)n + 1 reziduu + PPi
Hidroliza pirofosfatului anorganic (PPi) furnizează energia pentru biosinteza ARN.
În dubla helix ADN, o purină monocatenară este legată de pirimidina catenară opusă prin legături de hidrogen. Astfel, citozina este întotdeauna legată de guanină prin trei legături de hidrogen: adenina este legată de timină prin două legături de hidrogen..
Legăturile de hidrogen se rup atunci când o soluție de ADN nativ purificat, la pH 7, este supusă unor temperaturi peste 80 ° C. Acest lucru face ca dubla helix ADN să formeze două fire separate. Acest proces este cunoscut sub numele de denaturare..
Temperatura la care 50% din ADN este denaturat este cunoscută ca temperatura de topire (Tm). Moleculele de ADN al căror raport de guanină și citozină este mai mare decât cel de timină și adenină au valori Tm mai mari decât cele ale căror raport de baze este invers.
Cele descrise mai sus constituie dovada experimentală că un număr mai mare de legături de hidrogen stabilizează mai bine moleculele de ADN native..
Recent, s-a constatat că ADN-ul din nucleul celulelor umane poate adopta structuri de motive intercalate (iM). Aceste structuri apar în regiuni bogate în citozină.
Structura iM este formată din patru catene de ADN, spre deosebire de ADN-ul clasic cu două catene, care are două catene. Mai precis, două lanțuri duplex paralele sunt intercalate într-o orientare antiparalelă și sunt ținute împreună de o pereche de citozine hemiprotonate (C: C+).
În genomul uman, structurile iM se găsesc în regiuni precum promotori și telomeri. Numărul de structuri iM este mai mare în timpul fazei G1 / S a ciclului celular, în care transcripția este mare. Aceste regiuni sunt site-uri de recunoaștere a proteinelor implicate în activarea mașinii transcripționale..
Pe de altă parte, în regiunile bogate în perechi de baze consecutive de guanină (C), ADN-ul tinde să adopte forma helixului A, în condiții de deshidratare. Această formă este tipică ARN-ului și a benzilor duble mixte ADN-ARN în timpul transcrierii și replicării și în anumite momente în care ADN-ul este legat de proteine..
S-a demonstrat că regiunile de bază consecutive ale citozinei creează un plasture electropozitiv în fisura majoră a ADN-ului. Prin urmare, se crede că aceste regiuni se leagă de proteine, predispunând anumite regiuni genomice la fragilitatea genetică..
În timpul transcrierii, informațiile conținute în ADN sunt copiate în ARN de o ARN polimerază. Biosinteza ARN necesită nucleosid trifosfat (NTP) și anume: citidin trifosfat (CTP), uridin trifosfat (UTP), adenin trifosfat (ATP) și guanină trifosfat (GTP). Reacția este:
(ARN)n reziduuri + NTP -> (ARN)n + 1 reziduu + PPi
Hidroliza pirofosfatului anorganic (PPi) furnizează energia pentru biosinteza ARN.
Transferul secvențial al hexozelor pentru a forma oligozaharide, O-legate de proteine, are loc de la precursorii nucleotidici.
La vertebrate, ultima etapă în biosinteza oligozaharidelor legate de O constă în adăugarea a două reziduuri de acid sialic (N-acetilneuraminic) dintr-un precursor de citidină-5'-monofosfat (CMP). Această reacție are loc în sacul Golgi trans.
Acidul tetrahidrofolat (FH4) este o sursă de grupări -CH3, și este necesar pentru biosinteza dTMP din dUMP. În plus, se formează FH2. Reducerea FH2 la FH4 necesită o reductază de folat și NADPH. Unii inhibitori ai folatului reductazei, cum ar fi aminopterina și metotrexatul, sunt utilizați în tratamentele împotriva cancerului.
Metotrexanul este un inhibitor competitiv. Folatul reductază se leagă cu o afinitate de 100 de ori mai mare la acest inhibitor decât la substratul său. Aminopterina funcționează în mod similar.
Inhibarea folatului reductazei împiedică indirect biosinteza dTMP și, prin urmare, cea a dCTP. Inhibarea directă apare de către inhibitorii enzimei timidilat sintetază, care catalizează dTMP din dUMP. Acești inhibitori sunt 5-fluorouracil și 5-fluor-2-deoxiuridină..
De exemplu, 5-fluoroacilul nu este el însuși un inhibitor, ci este transformat mai întâi, pe calea reciclării, în dezoxiuridină mphfosat d (FdUMP), care leagă și inhibă timidilat sintetaza..
Substanțe analoage cu glutamina, azaserina și acivicina, inhibă glutamina amidotransferază. Azarin a fost una dintre primele substanțe descoperite care acționează ca un inactivator de sinucidere.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.