De guanin Det är en kvävehaltig bas som tjänar till biosyntes av guanylat 5'-monofosfat och deoxyguanylat 5'-monofosfat. Båda substanserna är en del av RNA och DNA, som lagrar cellernas genetiska information.
Ribonukleinsyra (RNA) och deoxiribonukleinsyra (DNA) består av nukleotider, som består av en kvävebas bunden till ett socker och en fosfatgrupp.
Guanin, förutom att vara en del av nukleinsyror, deltar i dess former av nukleosider monofosfat, difosfat och trifosfater (GMP, BNP och GTP) i processer som energimetabolism, översättning av den intracellulära signalen, fotoreceptorernas fysiologi och vesikelfusion.
Artikelindex
Den kemiska strukturen hos guanin (2-amino-6-hydroxipurin) är en heterocyklisk purinring, bestående av ett system med två länkade ringar: en ring är pyrimidin och den andra är imidazol..
Den heterocykliska ringen av guanin är platt och med några konjugerade dubbelbindningar. Dessutom har den två tautomera former, keto- och enolformerna, mellan C-1 och N-6-grupperna..
Egenskaperna hos guanin är som följer:
- Guanin är ett apolärt ämne. Det är olösligt i vatten, men det är lösligt i koncentrerade lösningar av starka syror eller baser.
- Det kan isoleras som ett vitt fast ämne med empirisk formel C5H5N5O och molekylvikt 151,3 g / mol.
- DNA: s egenskap att absorbera ljus vid 260 nm beror delvis på den kemiska strukturen hos guanin.
- I DNA bildar guanin tre vätebindningar. C-6-karbonylgruppen är en vätebindningsacceptor, N-1-gruppen och C-2-aminogruppen är vätebindningsgivare.
Av denna anledning tar det mer energi att bryta en bindning mellan en guanin och en cytosin än den hos en adenin med en tymin, eftersom det senare paret endast är kopplat till två vätebindningar..
- I cellen finns den alltid som en del av nukleinsyror eller som GMP, BNP och GTP, aldrig i sin fria form.
Guaninmolekylen, som andra puriner, syntetiseras de novo från 5-fosforibosyl-1-pyrofosfat (PRPP), genom reaktioner katalyserade av enzymer.
Det första steget består av tillsatsen av en aminogrupp, från glutamin, till PRPP och 5-fosforibosylamin (PRA) bildas.
Därefter sker i en ordnad sekvens tillsats av glycin, aspartat, glutamin, formiat och koldioxid till PRA. På detta sätt bildas en mellanliggande metabolit kallad inosin 5'-monofosfat (IMP)..
Under denna process används fri energi från hydrolys av ATP (adenosin 5'-trifosfat), som producerar ADP (adenosin 5'-difosfat) och Pi (oorganiskt fosfat)..
En oxidation av IMP är beroende av NAD+ (nikotinamidadenindinukleotid), producerar xantin-5'-monofosfat (XMP). Efterföljande tillsats av en aminogrupp till XMP producerar guanylatmolekylen.
Reguleringen av guanylatbiosyntes sker i början när PRA bildas och i slutet när IMP-oxidation inträffar. Reglering sker genom negativ återkoppling: en GMP-nukleotid hämmar enzymer i båda stegen.
Under metabolisk nedbrytning av nukleotider återvinns kvävebaser. GMP bildas av enzymet hypoxantin-guaninfosforibosyltransferas, vilket överför en fosribosylgrupp från PRPP till guanin.
Eftersom guanin inte finns i sin fria form är dess funktioner associerade med GMP, BNP och GTP. Några av dem nämns nedan:
- Guanosin 5'-trifosfat (GTP) fungerar som en reservoar med fri energi. Gamma-fosfatgruppen i GTP kan överföras till adenosin-5'-trifosfat (ADP) för att bilda ATP. Denna reaktion är reversibel och katalyseras av nukleosiddifosfatkinas..
- GMP är den mest stabila formen av nukleotiden som innehåller guanin. Genom hydrolys bildar GMP cyklisk GMP (cGMP), som är en andra budbärare under intracellulär signalering, i översättningsvägarna. Till exempel i fotoreceptor- och kemoreceptorceller av lukt.
- CGMP deltar i avslappningen av glattmuskelblodkärl under kväveoxidsyntes i endotelceller.
- GTP-gamma-fosfathydrolys fungerar som en fri energikälla för proteinbiosyntes i ribosomer.
- Hellicase-enzymer kräver fri energi från GTP-hydrolys för att separera DNA-dubbelspiralen under DNA-replikering och transkription.
- I hippocampusneuroner regleras effekten av spänningsstyrda natriumkanaler genom hydrolys av GTP till BNP..
Höga nivåer av urinsyra i blodet och urinen har associerats med tre olika metaboliska defekter, vilket vi kommer att se nedan..
Det kännetecknas av en brist på HPRT (hypoxantin-guaninfosforibosyltransferas), ett enzym som är viktigt för återvinning av hypoxantin och guanin. I det här fallet ökar PRPP-nivåerna och IMP och GMP, två viktiga regulatorer i det initiala stadiet av purinsyntes, bildas inte. Allt detta gynnar biosyntes de novo av puriner.
Detta ger en ökning av PRPP-nivåerna. Denna metabolit fungerar som en aktivator av glutamin PRPP-amidotransferas, som är ansvarig för syntesen av 5-fosforibosylamin, vilket ökar biosyntesen. de novo puriner.
Det är en sjukdom relaterad till lagring av glykogen typ I. Patienter med detta syndrom har en defekt glukos-6-fosfatas. Detta producerar en ökning av glukos-6-fosfatnivåer, som tjänar till syntes av ribos-5-fosfat via pentosfosfat..
Ribos 5-fosfat är startmetaboliten för PRPP-biosyntes. I likhet med de två tidigare fallen leder detta till en ökad biosyntes de novo av puriner.
Ökad urinsyra i blodet och urinen orsakar symtom som vanligtvis kallas gikt. I fallet med Lesch Nyhans syndrom saknar patienter helt HPRP-enzymets aktivitet, vilket leder till manifestation av andra symtom inklusive förlamning och mental retardation..
HPRP-genen är lokaliserad på X-kromosomen och mutationer i denna gen påverkar därför män. Det finns ingen behandling för att behandla neurologiska problem. Symtom i samband med ökad urinsyra behandlas med allopurinol.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.