GUANIINI: OMINAISUUDET, RAKENNE, MUODOSTUMINEN JA TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2026

Guaniini on typpipitoinen emäs, joka toimii biosynteesin guanylaattisyklaasin monofosfaatti ja 5'-5'-monofosfaatti deoxiguanilato. Molemmat aineet ovat osa vastaavasti RNA: ta ja DNA: ta, jotka tallentavat solujen geneettiset tiedot.

Ribonukleiinihappo (RNA) ja deoksiribonukleiinihappo (DNA) koostuvat nukleotideistä, jotka koostuvat typpipohjaisesta emäksestä, joka on kiinnittynyt sokeriin, ja fosfaattiryhmään.

Lähde: NEUROtiker

Sen lisäksi, että guaniini on osa nukleiinihappoja, sen nukleosidimuodoissaan monofosfaatti, difosfaatti ja trifosfaatit (GMP, GDP ja GTP) osallistuvat myös prosesseihin, kuten energian aineenvaihduntaan, solunsisäisen signaalin kääntämiseen, valoreseptoreiden fysiologiaan. ja vesikkelin fuusio.

Kemiallinen rakenne

Guaniinin (2-amino-6-hydroksipuriini) kemiallinen rakenne on heterosyklinen puriinirengas, joka koostuu kahden kytketyn renkaan järjestelmästä: toinen rengas on pyrimidiini ja toinen rengas on imidatsoli.

Guaniinin heterosyklinen rengas on litteä joissakin konjugoiduissa kaksoissidoksissa. Lisäksi siinä on kaksi tautomeeristä muotoa, keto- ja enolimuodot, C-1- ja N-6-ryhmien välillä.

ominaisuudet

Guaniinin ominaisuudet ovat seuraavat:

- Guaniini on apolaarinen aine. Se ei liukene veteen, mutta liukenee vahvojen happojen tai emästen väkevöityihin liuoksiin.

- Se voidaan eristää valkoisena kiinteänä aineena, jolla on empiirinen kaava C ₅ H ₅ N ₅ O, ja molekyylipaino 151,3 g / mol.

- DNA: n ominaisuus absorboida valoa 260 nm: ssä johtuu osittain guaniinin kemiallisesta rakenteesta.

- DNA: ssa guaniini muodostaa kolme vety sidosta. C-6-karbonyyliryhmä on vedysidoksen hyväksyjä, N-1-ryhmä ja C-2-aminoryhmä ovat vedysidoksen luovuttajia.

Tästä syystä guaniinin ja sytosiinin välisen sidoksen katkaisemiseen kuluu enemmän energiaa kuin adeniinin ja tymiinin kanssa, koska jälkimmäistä paria yhdistää vain kaksi vety sidosta.

- Solussa sitä löytyy aina osana nukleiinihappoja tai GMP: nä, GDP: nä ja GTP: nä, ei koskaan vapaassa muodossa.

biosynteesissä

Guaniinimolekyyli, kuten muutkin puriinit, syntetisoidaan de novo 5-fosforibosyyli-1-pyrofosfaatista (PRPP) entsyymien katalysoimien reaktioiden kautta.

Ensimmäinen vaihe koostuu aminoryhmän lisäämisestä glutamiinista PRPP: hen ja muodostetaan 5-fosforibosilamiini (PRA).

Myöhemmin, määrätyssä järjestyksessä, glysiinin, aspartaatin, glutamiinin, formiaatin ja hiilidioksidin lisäys PRA: hon tapahtuu. Tällä tavalla muodostuu välituotenemoliitti, nimeltään inosiini-5'-monofosfaatti (IMP).

Tämän prosessin aikana vapaata energiaa käytetään ATP: n (adenosiini-5'-trifosfaatti) hydrolyysistä, joka tuottaa ADP: tä (adenosiini-5'-difosfaatti) ja Pi (epäorgaaninen fosfaatti).

IMP: n hapetus on riippuvainen NAD ^{+: sta} (nikotiinamidiadeniinidinukleotidi), mikä tuottaa ksantiini-5'-monofosfaattia (XMP). Myöhemmin aminoryhmän lisääminen XMP: hen tuottaa guanylaattimolekyylin.

Guanylaattien biosynteesin säätely tapahtuu alussa, kun muodostuu PRA, ja lopussa, kun tapahtuu IMP-hapettumista. Säätely tapahtuu negatiivisella palautteella: GMP-nukleotidi estää entsyymejä molemmissa vaiheissa.

Nukleotidien metabolisen hajoamisen aikana typpipitoiset emäkset kierrätetään. GMP muodostetaan hypoksantiini-guaniinifosforibosyylitransferaasi-entsyymin avulla, joka siirtää fosribosyyliryhmän PRPP: stä guaniiniin.

toiminto

Koska guaniinia ei löydy vapaassa muodossa, sen toiminnot liittyvät GMP: hen, BKT: hen ja GTP: hen. Jotkut niistä mainitaan alla:

- Guanosiini-5'-trifosfaatti (GTP) toimii vapaan energian varastona. GTP: n gammafosfaattiryhmä voidaan siirtää adenosiini-5'-trifosfaattiin (ADP) ATP: n muodostamiseksi. Tämä reaktio on palautuva ja sitä katalysoi nukleosididifosfaattikinaasi.

- GMP on guaniinia sisältävän nukleotidin vakain muoto. Hydrolysoinnin kautta GMP muodostaa syklisen GMP: n (cGMP), joka on toinen sanansaattaja solunsisäisen signaloinnin aikana, translaatioreiteille. Esimerkiksi valon- ja kemoreseptoreiden hajun soluissa.

- cGMP osallistuu sileän lihaksen verisuonten rentoutumiseen typpioksidin biosynteesin aikana endoteelin soluissa.

- GTP-gammafosfaatin hydrolyysi toimii vapaana energialähteenä proteiinien biosynteesille ribosomeissa.

- Helikaasientsyymit tarvitsevat vapaata energiaa GTP-hydrolyysistä DNA: n kaksoiskierukan erottamiseksi DNA: n replikaation ja transkription aikana.

- Hippokampuksen hermosoluissa jännitteellisten natriumkanavien toimintaa säädellään GTP: n hydrolyysillä BKT: ksi.

Liittyvät sairaudet

Korkeisiin virtsahappotasoihin veressä ja virtsassa on liitetty kolmeen erilaiseen aineenvaihdunnan vikaan, jotka näemme alla.

Lesch-Nyhanin oireyhtymä

Sille on ominaista HPRT: n (hypoksantiini-guaniinifosforibosyylitransferaasi) puutos, entsyymi, joka on tärkeä hypoksantiinin ja guaniinin kierrätyksessä. Tässä tapauksessa PRPP-tasot nousevat ja IMP: tä ja GMP: tä, kaksi tärkeätä puriinisynteesin alkuvaiheen säätelijää, ei muodostu. Kaikki tämä suosii puriinien de novo -biosynteesiä.

Lisääntynyt PRPP-syntaasiaktiivisuus

Tämä lisää PRPP-tasoja. Tämä metaboliitti toimii glutamiinin PRPP-amidotranferaasin aktivaattorina, joka vastaa 5-fosforibosyyliamiinin synteesistä lisäämällä puriinien de novo -biosynteesiä.

Von Gierken oireyhtymä

Se on tyypin I glykogeenin varastointiin liittyvä sairaus. Potilailla, joilla on tämä oireyhtymä, on puutteellinen glukoosi-6-fosfataasi. Tämä saa aikaan nousun glukoosi-6-fosfaatin tasoissa, joka toimii riboosi-5-fosfaatin synteesissä pentoosifosfaatin välityksellä.

Ribose 5-fosfaatti on lähtömetaboliitti PRPP: n biosynteesille. Kuten kaksi aikaisempaa tapausta, tämä johtaa puriinien de novo -biosynteesin lisääntymiseen.

Lisääntynyt virtsahapon määrä veressä ja virtsassa aiheuttaa oireita, jotka tunnetaan yleisesti kihtinä. Lesch Nyhanin oireyhtymän tapauksessa potilailta puuttuu täysin HPRP-entsyymin aktiivisuus, mikä johtaa muiden oireiden, kuten halvaus ja henkinen vajaatoiminta, ilmenemiseen.

HPRP-geeni on X-kromosomissa, joten tämän geenin mutaatiot vaikuttavat miehiin. Ei ole mitään hoitoa neurologisten ongelmien hoitamiseksi. Lisääntyneeseen virtsahappoon liittyviä oireita hoidetaan allopurinolilla.

Viitteet

1. Dawson, R. et ai. 1986. Biokemiallisen tutkimuksen tiedot. Clarendon Press, Oxford.
2. Horton, R; Moran, L; Scrimgeour, G; Perry, M. ja Rawn, D. 2008. Biokemian periaatteet. 4. painos. Pearson koulutus.
3. Mathews, Van Holde, Ahern. 2001. Biokemia. 3. painos.
4. Murray, R; Granner, D; Mayes, P. ja Rodwell, V. 2003. Harper's Illustrated Biochemistry. 26. painos. McGraw-Hill -yhtiöt.
5. Nelson, DL ja Cox, M. 1994. Lehninger. Biokemian periaatteet. 4. painos. Ed Omega.
6. Sigma-Aldrich. 2019. Guaniinikemikaalilehti. Word-Wide-verkko-osoite: sigmaaldrich.com.