guanină Este o bază azotată care servește la biosinteza guanilatului 5'-monofosfat și a deoxiguanilatului 5'-monofosfatului. Ambele substanțe fac parte, respectiv, din ARN și ADN, care stochează informațiile genetice ale celulelor.
Acidul ribonucleic (ARN) și acidul dezoxiribonucleic (ADN) sunt alcătuite din nucleotide, care sunt alcătuite dintr-o bază azotată atașată unui zahăr și a unei grupări fosfat.
Guanina, pe lângă faptul că face parte din acizii nucleici, în formele sale de nucleozide monofosfat, difosfat și trifosfați (GMP, GDP și GTP) participă la procese precum metabolismul energetic, traducerea semnalului intracelular, fiziologia fotoreceptorilor și fuziunea veziculelor.
Indice articol
Structura chimică a guaninei (2-amino-6-hidroxipurină) este un inel heterociclic de purină, format dintr-un sistem de două inele legate: un inel este pirimidină și celălalt inel este imidazol..
Inelul heterociclic al guaninei este plat și cu unele duble legături conjugate. În plus, are două forme tautomerice, formele ceto și enol, între grupurile C-1 și N-6..
Caracteristicile guaninei sunt după cum urmează:
- Guanina este o substanță apolară. Este insolubil în apă, dar este solubil în soluții concentrate de acizi sau baze puternice.
- Poate fi izolat ca un solid alb, cu formula empirică C5H5N5O și greutatea moleculară 151,3 g / mol.
- Proprietatea ADN-ului de a absorbi lumina la 260 nm se datorează, în parte, structurii chimice a guaninei.
- În ADN, guanina formează trei legături de hidrogen. Gruparea carbonil C-6 este un acceptor de legături de hidrogen, gruparea N-1 și gruparea amino C-2 sunt donatori de legături de hidrogen.
Din acest motiv, este nevoie de mai multă energie pentru a rupe o legătură între o guanină și o citozină, decât cea a unei adenine cu o timină, deoarece ultima pereche este legată doar de două legături de hidrogen..
- În celulă, se găsește întotdeauna ca parte a acizilor nucleici sau ca GMP, PIB și GTP, niciodată în forma sa liberă.
Molecula de guanină, ca și alte purine, este sintetizată de novo din 5-fosforibozil-1-pirofosfat (PRPP), prin reacții catalizate de enzime.
Primul pas constă în adăugarea unei grupări amino, de la glutamină, la PRPP și se formează 5-fosforibosilamină (PRA).
Ulterior, într-o secvență ordonată, are loc adăugarea de glicină, aspartat, glutamină, formiat și dioxid de carbon la PRA. În acest fel, se formează un metabolit intermediar numit inozină 5'-monofosfat (IMP)..
În timpul acestui proces, energia liberă este utilizată din hidroliza ATP (adenozină 5'-trifosfat), care produce ADP (adenozină 5'-difosfat) și Pi (fosfat anorganic)..
O oxidare a IMP este dependentă de NAD+ (nicotinamidă adenină dinucleotidă), produce xantină 5'-monofosfat (XMP). Adăugarea ulterioară a unei grupări amino la XMP produce molecula de guanilat.
Reglarea biosintezei de guanilat are loc la început, când se formează PRA și la sfârșit, când apare oxidarea IMP. Reglarea are loc prin feedback negativ: o nucleotidă GMP inhibă enzimele în ambele etape.
În timpul degradării metabolice a nucleotidelor, bazele azotate sunt reciclate. GMP este format de enzima hipoxantină-guanină fosforibosiltransferază, transferând o grupare fosribozil din PRPP în guanină.
Deoarece guanina nu se găsește în forma sa liberă, funcțiile sale sunt asociate cu GMP, PIB și GTP. Unele dintre ele sunt menționate mai jos:
- Guanozin 5'-trifosfat (GTP) acționează ca un rezervor de energie liberă. Grupul gamma fosfat al GTP poate fi transferat în adenozină 5'-trifosfat (ADP), pentru a forma ATP. Această reacție este reversibilă și este catalizată de nucleozid difosfat kinaza..
- GMP este cea mai stabilă formă a nucleotidei care conține guanină. Prin hidroliză, GMP formează GMP ciclic (cGMP), care este un al doilea mesager în timpul semnalizării intracelulare, pe căile de traducere. De exemplu, în celulele mirosului fotoreceptor și chemoreceptor.
- CGMP participă la relaxarea vaselor de sânge ale mușchilor netezi în timpul biosintezei oxidului nitric în celulele endoteliale.
- Hidroliza GTP fosfat gamma servește ca sursă de energie liberă pentru biosinteza proteinelor în ribozomi.
- Enzimele Hellicase necesită energie liberă din hidroliza GTP pentru a separa dubla helix a ADN-ului, în timpul replicării și transcrierii ADN.
- În neuronii hipocampici, acțiunea canalelor de sodiu cu tensiune este reglementată de hidroliza GTP la PIB..
Nivelurile ridicate de acid uric din sânge și urină au fost asociate cu trei defecte metabolice diferite, pe care le vom vedea mai jos..
Se caracterizează printr-un deficit de HPRT (hipoxantină-guanină fosforibozil transferază), o enzimă importantă pentru reciclarea hipoxantinei și guaninei. În acest caz, nivelurile de PRPP cresc și IMP și GMP, doi regulatori importanți ai stadiului inițial al sintezei purinelor, nu se formează. Toate acestea favorizează biosinteza de novo de purine.
Acest lucru produce o creștere a nivelurilor PRPP. Acest metabolit acționează ca un activator al glutaminei PRPP-amidotransferază, care este responsabilă pentru sinteza 5-fosforibosilaminei, crescând biosinteza de novo purine.
Este o boală legată de stocarea glicogenului de tip I. Pacienții cu acest sindrom prezintă o deficiență de glucoză 6-fosfatază. Aceasta produce o creștere a nivelurilor de glucoză 6-fosfat, care servește la sinteza ribozei 5-fosfat, prin intermediul pentozei fosfat..
5-fosfatul de riboză este metabolitul inițial pentru biosinteza PRPP. Similar cu cele două cazuri anterioare, acest lucru duce la o creștere a biosintezei de novo de purine.
Creșterea acidului uric în sânge și urină determină simptome cunoscute sub denumirea de gută. În cazul sindromului Lesch Nyhan, pacienților le lipsește complet activitatea enzimei HPRP, ceea ce duce la manifestarea altor simptome, inclusiv paralizie și întârziere mintală..
Gena HPRP este localizată pe cromozomul X. Prin urmare, mutațiile acestei gene afectează bărbații. Nu există tratament pentru tratarea problemelor neurologice. Simptomele asociate cu creșterea acidului uric sunt tratate cu alopurinol.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.