Syklinen GMP, guanosiinimonofosfaatti tunnetaan myös syklisen guanosiinimonofosfaatin tai guanosiini 3', 5'-monofosfaatti on nukleotidisekvenssi mukana useissa prosesseissa syklinen solu, erityisesti liittyvää signalointia ja solujen viestinnän.
Sitä kuvattiin ensimmäistä kertaa yli 40 vuotta sitten, pian sen analogisen, syklisen AMP: n löytämisen jälkeen, joka eroaa siitä typpipohjaisen emäksen suhteen, koska se ei ole guaniinin, mutta adeniinin nukleotidi.
Syklisen guanosiinimonofosfaatin tai GMP: n kemiallinen rakenne (Lähde: fi: Käyttäjä: Diberri Wikimedia Commonsin kautta)
Kuten muutkin sykliset nukleotidit, kuten edellä mainittu syklinen AMP tai syklinen CTP (syklinen sytidiinimonofosfaatti), syklisen GMP: n rakenne on ratkaiseva sen kemiallisille ominaisuuksille ja biologiselle aktiivisuudelle sen lisäksi, että se tekee siitä stabiilimman kuin vastaava.
Tätä nukleotidia tuottaa entsyymi, joka tunnetaan nimellä guanylyylisyklaasi, ja se kykenee ampumaan syklisesti riippuvien GMP-proteiinikinaasien signalointikaskadeja, samalla tavalla kuin syklinen AMP.
Sitä on kuvattu paitsi nisäkkäissä, jotka ovat erittäin monimutkaisia eläimiä, mutta myös yksinkertaisimmissa prokaryooteissa, jotka sisältyvät eubakteerien ja archaea valtakuntiin. Sen esiintymisestä kasveissa keskustellaan edelleen, mutta todisteiden mukaan sitä ei esiinny näissä organismeissa.
Muodostuminen ja hajoaminen
Syklisten guaniininukleotidien, kuten myös adeniinin, solunsisäinen pitoisuus on erittäin alhainen, etenkin verrattuna niiden ei-syklisiin analogeihin, jotka ovat mono-, di- tai trifosfatoituja.
Tämän nukleotidin tasoja voidaan kuitenkin selektiivisesti muuttaa tiettyjen hormonaalisten ärsykkeiden ja muiden tekijöiden läsnä ollessa, jotka käyttäytyvät ensisijaisina lähettiläinä.
Syklisen GMP: n metabolia on osittain riippumaton syklisen AMP: n ja muiden analogisten nukleotidien metaboliasta. Tätä tuottaa GTP: stä entsyymijärjestelmä, joka tunnetaan nimellä guanylyylisyklaasi tai guanylaattisyklaasi, joka on osittain liukoinen entsyymi useimmissa kudoksissa.
Guanylaattisyklaasientsyymit ovat vastuussa fosfaattiryhmän "syklisoinnista" sokerijäännöksen (riboosi) asemassa 5 'aiheuttaen saman fosfaatin sitoutumisen kahteen eri OH-ryhmään samassa molekyylissä.
Tätä entsyymiä on erittäin runsaasti nisäkkäiden ohutsuolessa ja keuhkoissa, ja aktiivisin lähde löytyy merisiililajin spermasta. Kaikissa tutkituissa organismeissa se riippuu kaksiarvoisista mangaani-ioneista, mikä erottaa sen adenylaattisyklaaseista, jotka riippuvat magnesiumista tai sinkistä.
Syklisen GMP: n hajoamista välittävät sykliset nukleotidifosfodiesteraasidit, jotka eivät näytä olevan spesifisiä, koska on osoitettu, että samat entsyymit kykenevät käyttämään sekä syklisiä AMP: tä että syklisiä GMP: tä hydrolysoituvina substraateina.
Sekä prosesseja, muodostumista että hajoamista, ohjataan huolellisesti solunsisäisesti.
Rakenne
Syklisen GMP: n rakenne ei eroa merkittävästi muiden syklisten nukleotidien rakenteesta. Kuten nimensä päättelee (guanosiini 3 ', 5'-monofosfaatti), fosfaattiryhmä on kiinnittynyt happeaan hiilessä riboosisokerin 5'-asemassa.
Mainittu riboosisokeri kytketään samaan aikaan heterosyklisen guaniinirenkaan typpipohjaan glykosidisen sidoksen avulla hiilen kanssa riboosin 1'-asemassa.
Fosfaattiryhmä, joka on kiinnittynyt happiatomiin riboosin 5'-asemassa, fuusioidaan fosfodiesterisidoksen kautta, joka tapahtuu saman fosfaattiryhmän ja hiilen hapen välillä riboosin 3'-asemassa, muodostaen siten 3'-5'- "trans-fuusioituneen" fosfaatin (3'-5'-trans-fuusioituneen fosfaatin).
Fosfaattiryhmän fuusio tai sen "syklisointi" aiheuttaa lisääntymisen molekyylin jäykkyydessä, koska se rajoittaa sidosten vapaata pyörimistä riboosin furaanirenkaassa.
Kuten totta myös sykliselle AMP: lle, guaniinirenkaan ja riboosin välinen glykosidinen sidos ja sen pyörimisvapaus ovat tärkeitä rakenteellisia parametrejä syklisen GMP: n spesifiselle tunnistamiselle.
ominaisuudet
Toisin kuin monilla ja hyvin monimuotoisilla toiminnoilla, jotka muilla analogisilla syklisillä nukleotideillä, kuten syklisellä AMP: llä, on syklisen GMP: n toiminta on hieman rajoitetumpi:
1-osallistuu signalointiprosesseihin vasteena visuaalisten pigmenttien valon stimulaatiolle. Sen pitoisuus muuttuu johtuen G-proteiinin aktivoitumisesta, joka havaitsee valoärsykkeen ja on vuorovaikutuksessa GMP-riippuvaisen syklisen fosfodiesteraasin kanssa.
Tämän nukleotidin tasojen muutokset muuttavat tankojen muotoisten silmäsolujen kalvon läpäisevyyttä natriumioneihin, aiheuttaen muita muutoksia, jotka lopettavat ärsykkeen siirtymisen näköhermoon.
2-Sillä on tehtäviä sileän lihaksen lihasten supistumis- ja rentoutumissyklissä vasteena typpioksidille ja muille erityyppisille kemiallisille yhdisteille.
3-Sen pitoisuuden nousu vasteesta natriureettisille peptideille johtuu natrium- ja vesi-ionien liikkumisen säätelystä solukalvojen läpi.
4-Joissakin organismeissa syklinen GMP voi kilpailla syklisen AMP: n kanssa syklisestä nukleotidifosfodiesteraasista, ja syklisen GMP: n lisääminen voi osaltaan lisätä syklisen AMP: n konsentraatiota vähentämällä sen hajoamista.
5-bakteerit, kuten E. coli, lisäävät syklisen GMP: n tasojaan altistettuna kemo-houkuttajille, mikä osoittaa, että tämä nukleotidi osallistuu signalointiprosesseihin vasteena näille kemiallisille ärsykkeille.
6-On määritetty, että syklisellä GMP: llä on myös tärkeitä vaikutuksia verisuonten laajenemis- ja erektioprosesseihin nisäkkäissä.
7-monia porttiionikanavia (kalsiumia ja natriumia) säätelevät solunsisäiset ligandit, jotka käyttävät spesifisesti syklistä GMP: tä.
Viitteet
- Botsford, JL (1981). Sykliset nukleotidit prokaryooteissa. Mikrobiologiset arvostelut, 45 (4), 620–642.
- Garrett, R., ja Grisham, C. (2010). Biokemia (4. painos). Boston, USA: Brooks / Cole. CENGAGE -oppiminen.
- Hardman, J., Robison, A., ja Sutherland, E. (1971). Sykliset nukleotidit. Vuotuiset arvostelut fysiologiassa, 33, 311–336.
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehningerin biokemian periaatteet. Omega Editions (5. painos).
- Newton, RP, ja Smith, CJ (2004). Sykliset nukleotidit. Phytochemistry, 65, 2423 - 2437.