ADENIINI: RAKENNE, BIOSYNTEESI, TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2026

Adeniini on nukleoemäs puriini tyyppi löytyy ribonukleiinihappoja (RNA) ja deoksiribonukleiinihappo (DNA) elävien organismien ja virusten. Jotkut näiden biopolymeerien (RNA ja DNA) toiminnoista ovat geneettisen informaation varastointi, replikaatio, rekombinaatio ja siirto.

Nukleiinihappojen muodostamiseksi adeniinin typpiatomi 9 muodostaa ensin glykosidisen sidoksen riboosin (RNA) tai 2'-deoksiribroosin (DNA: n) hiilen 1 (C1 ') kanssa. Tällä tavalla adeniini muodostaa nukleosidiadenosiinin tai adenosiinin.

Lähde: Pepemonbu

Toiseksi, adenosiinin sokerin (riboosi tai 2'-deoksiribroosi) 5'-hiilessä oleva hydroksyyliryhmä (-OH) muodostaa esterisidoksen fosfaattiryhmän kanssa.

Elävissä soluissa, läsnä olevien fosfaattiryhmien lukumäärästä riippuen, se voi olla adenosiini-5'-monofosfaatti (AMP), adenosiini-5'-difosfaatti (ADP) ja adenosiini-5'-trifosfaatti (ATP). Vastaavia aineita, joissa on 2'-deoksiriboosia, on myös olemassa. Esimerkiksi deoksyadenosiini-5'-monofosfaatti (dAMP) jne.

Rakenne ja ominaisuudet

Adeniini, jota kutsutaan 6-aminopuriini, on empiirinen kaava C ₅ H ₅ N ₅, ja on molekyylipaino on 135,13 g / mol, puhdistetaan kuten vaalean keltainen kiinteä aine, jonka kiehumispiste on 360ºC.

Sen molekyylillä on kaksirenkaaninen kemiallinen rakenne konjugoiduilla kaksoissidoksilla, mikä on pyrimidiinin fuusio imidatsoliryhmän kanssa. Tämän vuoksi adeniini on litteä heterosyklinen molekyyli.

Sillä on suhteellinen liukoisuus 0,10 g / ml (25 ° C: ssa) happamissa ja emäksisissä vesiliuoksissa pKa: n ollessa 4,15 (25 ° C: ssa).

Samasta syystä se voidaan havaita absorbanssilla aallonpituudella 263 nm (absorptiokerroin E ^{1,2 mM} = 13,2 M ^-1.cm ^-1 1,0 M HCI: ssä), sähkömagneettisen spektrin pinta-alalta. vastaa melkein ultraviolettiä.

biosynteesissä

Puriininukleotidien biosynteesi on identtistä käytännössä kaikissa elävissä asioissa. Se alkaa aminoryhmän siirtymisellä glutamiinista 5-fosforibosyyli-1-pyrofosfaatin substraattiin (PRPP) ja tuottaa 5-fosforibosyyliamiinia (PRA).

Tämä on reaktio, jota katalysoi glutamiini-PRPP-transferaasi, keskeinen entsyymi tämän metabolisen reitin säätelyssä.

Jälkeen peräkkäisiä lisäyksiä aminohappojen glutamiini, glysiini, metenyyli-folaattia, aspartaatti, N ¹⁰ -formyyli-folaatin PRA, jotka sisältävät kondensointeja ja renkaan sulkeminen, inosiini-5'-monofosfaatin (IMP) on tuotettu, jonka heterosyklinen yksikkö on hypoksantiini (6-oksipuriini).

Näitä lisäyksiä ohjaa ATP: n hydrolyysi ADP: ksi ja epäorgaaniseksi fosfaatiksi (Pi). Seuraavaksi IMP: hen lisätään aspartaatista peräisin oleva aminoryhmä reaktiossa yhdessä guanosiinitrifosfaatin (GTP) hydrolyysin kanssa AMP: n lopulliseksi tuottamiseksi.

Jälkimmäinen hallitsee tätä biosynteettistä reittiä negatiivisen palautteen kautta toimimalla entsyymeille, jotka katalysoivat PRA: n muodostumista ja IMP: n modifikaatiota.

Kuten muiden nukleotidien hajoamisessa, myös adenosiininukleotidien typpipohjainen emäs käy läpi prosessin, jota kutsutaan "kierrätykseksi".

Kierrätys koostuu fosfaattiryhmän siirrosta PRPP: stä adeniiniin ja muodostaa AMP: n ja pyrofosfaatin (PPi). Se on yksi vaihe, jota katalysoi entsyymi adeniinifosforibosyylitransferaasi.

Rooli oksidatiivisessa ja pelkistävässä aineenvaihdunnassa

Adeniini on osa useita oksidatiivisen aineenvaihdunnan tärkeitä molekyylejä, jotka ovat seuraavat:

1. Flaviiniadeniinidinukleotidi (FAD / FADH ₂) ja nikotiiniamidiadeniinidinukleotidin (NAD ⁺ / NADH), jotka osallistuvat hapetus-pelkistys-reaktioita siirtämällä hydridi-ionien (: H ^-).
2. Koentsyymi A (CoA), joka osallistuu asyyliryhmien aktivointiin ja siirtoon.

Hapetuksenvaihdunnan aikana NAD ⁺ toimii elektroniakseptorisubstraattina (hydridi-ioneja) ja muodostaa NADH: n. FAD on kofaktori, joka hyväksyy elektroneja ja muuttuu FADH _{2: ksi}.

Toisaalta adeniini muodostaa nikotiinamidiadeniinidinukleotidifosfaatin (NADP ⁺ / NADPH), joka osallistuu pelkistävään aineenvaihduntaan. Esimerkiksi NADPH on elektronidonorisubstraatti lipidien ja deoksiribonukleotidien biosynteesin aikana.

Adeniini on osa vitamiineja. Esimerkiksi niasiini on NAD ^{+: n} ja NADP ^+: n edeltäjä ja riboflaviini on FAD: n edeltäjä.

Geeniekspression toiminnot

Adeniini on osa S-adenosyylimetioniinin (SAM), joka on metyyliradikaali luovuttaja (CH ₃) ja osallistuu metyloinnin adeniinia ja sytosiinijäännöksiä prokaryooteissa ja eukaryooteissa.

Prokaryooteissa metylaatio tarjoaa oman DNA: n tunnistusjärjestelmän, suojaten siten DNA: ta omilta rajoittavilta entsyymeiltä.

Eukaryooteissa metylaatio määrää geenien ilmentymisen; eli se määrittelee mitkä geenit tulisi ekspressoida ja mitkä eivät. Lisäksi adeniinimetyloinnit voivat merkitä vaurioituneen DNA: n korjauspaikkoja.

Monet proteiinit, jotka sitoutuvat DNA: n, kuten transkriptiotekijät, on aminohappotähteet glutamiini ja asparagiini jotka muodostavat vetysidoksia N- ⁷ -atomi on adeniini.

Energian metabolian toiminnot

Adeniini on osa ATP: tä, joka on korkeaenerginen molekyyli; ts. sen hydrolyysi on eksergonista ja Gibbsin vapaa energia on korkea ja negatiivinen arvo (-7,0 Kcal / mol). Soluissa ATP osallistuu moniin reaktioihin, jotka vaativat energiaa, kuten:

- Edistetään endergonisia kemiallisia reaktioita, joita katalysoivat entsyymit, jotka osallistuvat välituoteaineenvaihduntaan ja anabolismiin, muodostamalla suurienergisia välituotteita tai kytkettyjä reaktioita.

- Edistetään proteiinien biosynteesiä ribosomeissa sallimalla aminohappojen esteröiminen vastaavilla siirto-RNA: lla (tRNA) aminoasyyli-tRNA: n muodostamiseksi.

- Kemiallisten aineiden liikkumisen edistäminen solukalvojen läpi. Kantajaproteiineja on neljä tyyppiä: P, F, V ja ABC. P-, F- ja V-tyypit kuljettavat ioneja ja ABC-tyyppi kantaa substraatteja. Esimerkiksi Na ⁺ / K ⁺ ATPaasi, luokka P, tarvitsee yhden ATP: n pumppaamaan kaksi K ⁺: ta soluun ja kolme Na ^{+: ta ulos}.

- Lisää lihaksen supistumista. Tarjoaa energian, joka ohjaa aktiinilangan liukumisen myosiinin päälle.

- Ydinvoiman kuljettamisen edistäminen. Kun heterodimeerisen reseptorin beeta-alayksikkö sitoutuu ATP: hen, se on vuorovaikutuksessa ydinhuokoskompleksin komponenttien kanssa.

Muut toiminnot

Adenosiini toimii ligandina reseptoriproteiineille, joita esiintyy suoliston epiteelin neuroneissa ja soluissa, missä se toimii solunulkoisena tai neuromodulaattorina, kun muutoksia tapahtuu solun energian aineenvaihdunnassa.

Adeniinia on läsnä voimakkaissa viruksenvastaisissa aineissa, kuten arabinosiladeniini (araA), jota jotkut mikro-organismit tuottavat. Lisäksi sitä on läsnä puromysiinissä, antibiootissa, joka estää proteiinien biosynteesiä ja jota tuottavat Streptomyces-suvun mikro-organismit.

AMP: ssä se toimii substraattina reaktioille, jotka generoivat toisen syklisen AMP: n (cAMP). Tämä yhdiste, jota tuottaa adenylaattisyklaasi-entsyymi, on välttämätön suurimmassa osassa solunsisäisiä signalointikaskadeja, välttämätöntä solujen lisääntymiselle ja selviytymiselle sekä tulehdukselle ja solukuolemalle.

Sulfaatti vapaassa tilassaan ei ole reaktiivinen. Kun se saapuu soluun, se muuttuu adenosiini-5'-fosfosulfaatiksi (APS) ja sen jälkeen 3'-fosfoadenosiini-5'-fosfosulfaatiksi (PAPS). Nisäkkäissä PAPS on sulfaattiryhmien luovuttaja ja muodostaa orgaanisia sulfaattiestereitä, kuten hepariinin ja kondroitiinin.

Kysteiinibiosynteesissä S-adenosyylimetioniini (SAM) toimii esiasteena S-adenosyylihomosysteiinin synteesille, joka muuttuu useilla vaiheilla, entsyymien katalysoimana, kysteiiniksi.

Prebioottinen synteesi

Kokeellisesti on osoitettu, että säilyttäminen syaanivetyä (HCN) ja ammoniakkia (NH ₃) suljettu, laboratorio-olosuhteissa, jotka muistuttavat vallitsi alussa maapallolla, adeniini tuotetaan saatua seosta. Tämä tapahtuu ilman mitään elävän solun tai solumateriaalin läsnäoloa.

Prebioottisiin olosuhteisiin sisältyy vapaan molekyylin hapen puuttuminen, voimakkaasti pelkistävä ilmapiiri, voimakas ultravioletti säteily, suuret sähkökaarit, kuten myrskyissä syntyvät, ja korkeat lämpötilat. Tämä olettaa, että adeniini oli tärkein ja runsas typpipohja, joka muodostui prebioottisen kemian aikana.

Siten adeniinin synteesi olisi keskeinen vaihe, joka mahdollistaisi ensimmäisten solujen alkuperän. Niillä oli oltava kalvo, joka muodosti suljetun osaston, jonka sisällä löydettäisiin molekyylit, joita tarvittiin ensimmäisten itsestään pysymiseen tarvittavien biologisten polymeerien rakentamiseksi.

Käyttö terapeuttisena ja soluviljelytekijänä

Adeniini on yhdessä muiden orgaanisten ja epäorgaanisten kemiallisten yhdisteiden kanssa olennainen osa reseptiä, jota käytetään kaikissa biokemian, genetiikan, molekyylibiologian ja mikrobiologian laboratorioissa maailmassa, ajan myötä elinkelpoisten solujen kasvattamiseksi.

Tämä johtuu siitä, että villit normaalit solulajikkeet pystyvät havaitsemaan ja sieppaamaan käytettävissä olevan adeniinin ympäröivästä ympäristöstä ja käyttämään sitä syntetisoimaan omia adeniininukleosideja.

Tämä on solujen selviytymismuoto, joka säästää sisäisiä resursseja syntetisoimalla monimutkaisempia biologisia molekyylejä yksinkertaisista esiasteista, jotka otetaan ulkopuolelta.

Kroonisen munuaissairauden kokeellisissa malleissa hiirillä on mutaatio adeniinifosforibosyylitransferaasigeenissä, joka tuottaa inaktiivisen entsyymin. Näille hiirille annetaan laskimonsisäisesti kaupallisia liuoksia, jotka sisältävät adeniinia, natriumsitraattia ja glukoosia nopean toipumisen edistämiseksi.

Tämä käsittely perustuu siihen tosiseikkaan, että PRPP, puriinien biosynteesin alkuperäinen metaboliitti, syntetisoidaan riboosi-5-fosfaatista pentoosifosfaattireitin kautta, jonka lähtömetaboliitti on glukoosi-6-fosfaatti. Kansainväliset sääntelyelimet eivät kuitenkaan hyväksy monia näistä ratkaisuista ihmisille.

Viitteet

1. Burnstock, G. 2014. Purines and purinoceptors. Molekyylibiologian yleiskatsaus. Viitteet Biolääketieteen moduulit. Word-Wide-verkko-osoite:
2. Claramount, D. et ai. 2015. Lasten kroonisen sairauden eläinmallit. Nephrology, 35 (6): 517 - 22.
3. Coade, S. ja Pearson, J. 1989. Adeniininukleotidien metabolia. Circulation Research, 65: 531-37
4. Dawson, R. et ai. 1986. Biokemiallisen tutkimuksen tiedot. Clarendon Press, Oxford.
5. DrougBank. 2019. Adenine Chemichal -lehti. Word-Wide-verkko-osoite:
6. Horton, R; Moran, L; Scrimgeour, G; Perry, M. ja Rawn, D. 2008. Biokemian periaatteet. 4. painos. Pearson koulutus.
7. Knight, G. 2009. Purinergiset reseptorit. Neurotieteen tietosanakirja. 1245-52. Word-Wide-verkko-osoite:
8. Mathews, Van Holde, Ahern. 2001. Biokemia. 3. painos.
9. Murgola, E. 2003. Adenine. Genetiikan tietosanakirja. Word-Wide-verkko-osoite:
10. Murray, R; Granner, D; Mayes, P. ja Rodwell, V. 2003. Harper's Illustrated Biochemistry. 26 ^th Edition. McGraw-Hill -yhtiöt.
11. Nelson, DL & Cox, M. 1994. Lehninger. Biokemian periaatteet. 4. painos. Ed Omega.
12. Sigma-Aldrich. 2019. Adeniinikemikaalilehti. Word Wide Web -osoite: