ADENIN: YAPI, BIYOSENTEZ, FONKSIYONLAR - BIYOLOJI - 2025

Adenin canlı organizmalar ve virüslerin ribonükleik asitler (RNA) bulunan nükleobaz purin tipi ve deoksiribonükleik (DNA) 'dır. Bu biyopolimerlerin (RNA ve DNA) bazı işlevleri, genetik bilginin depolanması, kopyalanması, rekombinasyonu ve aktarılmasıdır.

Nükleik asitleri oluşturmak için, önce adenin nitrojen atomu 9, ribozun (RNA'dan) veya 2'-deoksiribozun (DNA'dan) birincil karbon 1 (C1 ') ile bir glikosidik bağ oluşturur. Bu şekilde adenin, nükleosit adenozini veya adenosini oluşturur.

Kaynak: Pepemonbu

İkinci olarak, şekerin (riboz veya 2′-deoksiriboz), adenozinin 5 karbonu üzerindeki hidroksil grubu (-OH), bir fosfat grubu ile bir ester bağı oluşturur.

Canlı hücrelerde, mevcut fosfat gruplarının sayısına bağlı olarak adenozin-5′-monofosfat (AMP), adenozin-5′-difosfat (ADP) ve adenozin-5′-trifosfat (ATP) olabilir. 2p-deoksiriboza sahip eşdeğerler de mevcuttur. Örneğin, deoksiadenozin-5′-monofosfat (dAMP), vb.

Yapısı ve özellikleri

6-aminopurin adı Adenin, ampirik formülüne sahiptir ₅ , H ₅ , N ₅ ve şekilde saflaştırılmış olan, g / mol 135.13 arasında bir molekül ağırlığına sahip 360ºC bir kaynama noktasına sahip olan, sarı bir katı soluk.

Molekülü, bir pirimidinin bir imidazol grubu ile füzyonu olan, konjuge çift bağlara sahip çift halkalı bir kimyasal yapıya sahiptir. Bu nedenle adenin düz bir heterosiklik moleküldür.

Asidik ve bazik sulu çözeltilerde 0,10 g / mL (25 C'de) nispi çözünürlüğe ve 4,15 pKa'ya (25 C'de) sahiptir.

Bu aynı nedenle, elektromanyetik spektrumun bir alanı olan 263 nm'de ( 1.0 M HCl'de E ^{1.2 mM} = 13.2 M ^-1 .cm- ¹ bir absorpsiyon katsayısı ile) absorbans ile tespit edilebilir. yakın ultraviyole karşılık gelir.

biosentezi

Pürin nükleotid biyosentezi, neredeyse tüm canlılarda aynıdır. Bir amino grubunun glutaminden substrat 5-fosforibosil-1-pirofosfata (PRPP) aktarılmasıyla başlar ve 5-fosforibosilamin (PRA) üretir.

Bu, bu metabolik yolun düzenlenmesinde anahtar bir enzim olan glutamin-PRPP transferaz tarafından katalize edilen bir reaksiyondur.

Amino asitler, glutamin, glisin, metenil-folat, aspartat, sıralı eklemeler sonra N ¹⁰ heterosiklik birimdir terlemeyi ve halka kapatma, inosin-5'-monofosfat içermektedir PRA, (IMP) üretilir için formil-folat hipoksantin (6-oksipurin).

Bu ilaveler, ATP'nin ADP'ye ve inorganik fosfata (Pi) hidrolizi ile sağlanır. Daha sonra, nihayet AMP oluşturmak için guanozin-trifosfatın (GTP) hidrolizi ile birleştirilen bir reaksiyonda, aspartattan bir amino grubu IMP'ye eklenir.

İkincisi, PRA oluşumunu ve IMP'nin modifikasyonunu katalize eden enzimler üzerinde hareket ederek, negatif geri besleme yoluyla bu biyosentetik yolun kontrolünü gerçekleştirir.

Diğer nükleotidlerin parçalanmasında olduğu gibi, adenosin nükleotidlerinin azotlu bazı "geri dönüşüm" adı verilen bir işleme tabi tutulur.

Geri dönüşüm, bir fosfat grubunun PRPP'den adenine transferinden oluşur ve AMP ile pirofosfatı (PPi) oluşturur. Adenin fosforibosiltransferaz enzimi tarafından katalize edilen tek bir aşamadır.

Oksidatif ve indirgeyici metabolizmadaki roller

Adenin, oksidatif metabolizmadaki birkaç önemli molekülün bir parçasıdır ve bunlar aşağıdaki gibidir:

1. Adenin dinükleotit (FAD / FADH Flavin ₂ ) ve nikotinamid adenin dinükleotidin (NAD ⁺ (H hidrit iyonları aktararak oksitleme-indirgeme reaksiyonları katılma / NADH), ^- ).
2. Asil gruplarının aktivasyonuna ve transferine katılan Koenzim A (CoA).

Oksidatif metabolizma sırasında, NAD ⁺ bir elektron alıcı substrat (hidrit iyonları) olarak işlev görür ve NADH oluşturur. Oysa FAD, elektronları kabul eden ve FADH ₂ haline gelen bir kofaktördür .

Diğer yandan adenin , indirgeyici metabolizmaya katılan nikotinamid adenin dinükleotid fosfatı (NADP ⁺ / NADPH) oluşturur. Örneğin NADPH, lipit ve deoksiribonükleotit biyosentezi sırasında bir elektron verici substrattır.

Adenin, vitaminlerin bir parçasıdır. Örneğin, niasin, NAD ⁺ ve NADP ^{+ '} nın öncüsüdür ve riboflavin, FAD'nin öncüsüdür.

Gen ifadesinde fonksiyonlar

Adenin bir metil radikalini verici (-CH S-adenosilmetionin (SAM) bir parçası olan ₃ prokaryotlarda ve ökaryotlarda adenin ve sitosin kalıntılarının metilasyon) ve katılır.

Prokaryotlarda metilasyon kendi DNA tanıma sistemini sağlar ve böylece DNA'yı kendi kısıtlayıcı enzimlerinden korur.

Ökaryotlarda metilasyon, genlerin ifadesini belirler; yani hangi genlerin ifade edilip hangilerinin ifade edilmemesi gerektiğini belirler. Ek olarak, adenin metilasyonları hasarlı DNA için onarım bölgelerini işaretleyebilir.

Transkripsiyon faktörleri gibi DNA'ya bağlanan birçok protein, adenin N ⁷ atomu ile hidrojen bağları oluşturan amino asit kalıntıları glutamin ve asparagine sahiptir .

Enerji metabolizmasındaki fonksiyonlar

Adenin, yüksek enerjili bir molekül olan ATP'nin bir parçasıdır; yani hidrolizi ekzergoniktir ve Gibbs serbest enerjisi yüksek ve negatif bir değerdir (-7.0 Kcal / mol). Hücrelerde ATP, enerji gerektiren birçok reaksiyona katılır, örneğin:

- Ara metabolizmaya ve anabolizmaya katılan enzimler tarafından katalize edilen endergonik kimyasal reaksiyonları, yüksek enerjili ara ürünler veya birleşik reaksiyonların oluşumu yoluyla teşvik edin.

- Amino asitlerin karşılık gelen transfer RNA'sı (tRNA) ile esterifikasyonunun aminoasil-tRNA oluşturmasına izin vererek ribozomlarda protein biyosentezini teşvik edin.

- Kimyasal maddelerin hücre zarlarından hareketini teşvik edin. Dört tür taşıyıcı protein vardır: P, F, V ve ABC. P, F ve V tipleri iyonları taşır ve ABC tipi substratları taşır. Örneğin, Na ⁺ / K ⁺ ATPase , P sınıfı, hücreye iki K ⁺ ve üç Na ⁺ pompalamak için bir ATP'ye ihtiyaç duyar .

- Kas kasılmasını artırın. Aktin filamentinin miyozin üzerinden kaymasını yönlendiren enerjiyi sağlar.

- Nükleer ulaşımı teşvik edin. Heterodimerik reseptörün beta alt birimi ATP'ye bağlandığında, nükleer gözenek kompleksinin bileşenleriyle etkileşime girer.

Diğer fonksiyonlar

Adenosin, hücresel enerji metabolizmasında değişiklikler meydana geldiğinde hücre dışı veya nöromodülatör habercisi olarak görev yaptığı bağırsak epitelinin nöronlarında ve hücrelerinde bulunan reseptör proteinleri için bir ligand görevi görür.

Adenin, bazı mikroorganizmalar tarafından üretilen arabinosiladenin (araA) gibi güçlü antiviral ajanlarda bulunur. Ayrıca, protein biyosentezini inhibe eden ve Streptomyces cinsinin mikroorganizmaları tarafından üretilen bir antibiyotik olan puromisin içinde bulunur.

AMP'de, ikinci haberci döngüsel AMP'yi (cAMP) oluşturan reaksiyonlar için bir substrat görevi görür. Enzim adenilat siklaz tarafından üretilen bu bileşik, hücre proliferasyonu ve hayatta kalmasının yanı sıra iltihaplanma ve hücre ölümü için gerekli olan hücre içi sinyalleme kaskadlarının çoğunda gereklidir.

Serbest haldeki sülfat reaktif değildir. Hücreye girdiğinde, adenozin-5'-fosfosülfat (APS) ve ardından 3'-fosfoadenosin-5'-fosfosülfat (PAPS) haline gelir. Memelilerde PAPS, sülfat gruplarının donörüdür ve heparin ve kondroitin gibi organik sülfat esterleri oluşturur.

Sistein biyosentezinde, S-adenosilmetiyonin (SAM), enzimler tarafından katalize edilen birkaç adımda sisteine ​​dönüştürülen S-adenosilhomosisteinin sentezi için bir öncü görevi görür.

Prebiyotik sentez

Deneysel olarak, hidrojen siyanür (HCN) ve amonyak (NH ₃ ) kapalı tutularak, erken Dünya'da geçerli olanlara benzer laboratuar koşullarında, elde edilen karışımda adenin üretildiği gösterilmiştir. Bu, herhangi bir canlı hücreye veya hücresel malzemeye ihtiyaç duyulmadan gerçekleşir.

Prebiyotik koşullar arasında serbest moleküler oksijenin yokluğu, yüksek oranda indirgeyici bir atmosfer, yoğun ultraviyole radyasyon, fırtınalarda oluşanlar gibi büyük elektrik arkları ve yüksek sıcaklıklar yer alır. Bu, adenin prebiyotik kimya sırasında oluşan ana ve en bol nitrojen bazı olduğunu varsayar.

Bu nedenle, adenin sentezi, ilk hücrelerin kökenini mümkün kılacak önemli bir adım oluşturacaktır. Bunların, kendi kendini idame ettirmek için gerekli ilk biyolojik polimerleri oluşturmak için gerekli moleküllerin bulunduğu kapalı bir bölme oluşturan bir zara sahip olması gerekiyordu.

Terapötik ve hücre kültürü faktörü olarak kullanın

Adenin, diğer organik ve inorganik kimyasal bileşiklerle birlikte, dünyadaki tüm biyokimya, genetik, moleküler biyoloji ve mikrobiyoloji laboratuvarlarında zamanla canlı olan hücreleri büyütmek için kullanılan tarifte önemli bir bileşendir.

Bunun nedeni, vahşi normal hücre çeşitlerinin çevreleyen ortamdan mevcut adeninini tespit edip yakalayabilmesi ve kendi adenin nükleositlerini sentezlemek için kullanabilmesidir.

Bu, dışarıdan alınan basit öncüllerden daha karmaşık biyolojik molekülleri sentezleyerek iç kaynakları koruyan bir hücre hayatta kalma biçimidir.

Kronik böbrek hastalığının deneysel modellerinde, farelerin adenin fosforibosiltransferaz geninde inaktif bir enzim üreten bir mutasyonu vardır. Bu farelere, hızlı iyileşmeyi desteklemek için intravenöz olarak adenin, sodyum sitrat ve glikoz içeren ticari solüsyonlar uygulanır.

Bu tedavi, pürin biyosentezinin ilk metaboliti olan PRPP'nin riboz-5-fosfattan, başlangıç ​​metaboliti glukoz-6-fosfat olan pentoz fosfat yolu ile sentezlenmesi gerçeğine dayanmaktadır. Bununla birlikte, bu çözümlerin çoğu uluslararası düzenleyici kurumlar tarafından insan kullanımı için onaylanmamıştır.

Referanslar

1. Burnstock, G. 2014. Purines and Purinoceptors. Moleküler Biyolojiye Genel Bakış. Biyomedikal Bilimlerde Referans Modülleri. Word Wide Web adresi: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801238-3.04741-3
2. Claramount, D. vd. 2015. Pediatrik kronik hastalığın hayvan modelleri. Nefroloji, 35 (6): 517-22.
3. Coade, S. ve Pearson, J. 1989. Adenin nükleotidlerinin metabolizması. Dolaşım Araştırması, 65: 531-37
4. Dawson, R. vd. 1986. Biyokimyasal Araştırma Verileri. Clarendon Press, Oxford.
5. DrougBank. 2019. Adenin Chemichal Sheet. Word Wide Web adresi: https://www.drugbank.ca/drugs/DB00173
6. Horton, R; Moran, L; Scrimgeour, G; Perry, M. ve Rawn, D. 2008. Biyokimyanın İlkeleri. 4. Baskı. Pearson Education.
7. Knight, G. 2009. Purinerjik Reseptörler. Nörobilim Ansiklopedisi. 1245-1252. Word Wide Web adresi: https://doi.org/10.1016/B978-008045046-9.00693-8
8. Mathews, Van Holde, Ahern. 2001. Biochemistry. 3. Baskı.
9. Murgola, E. 2003. Adenine. Genetik Ansiklopedisi. Word Wide Web adresi: https://doi.org/10.1006/rwgn.2001.0008
10. Murray, R; Granner, D; Mayes, P. And Rodwell, V. 2003. Harper's Illustrated Biochemistry. 26 ^inci Edition'da. McGraw-Hill Şirketleri.
11. Nelson, DL ve Cox, M. 1994. Lehninger. Biyokimyanın İlkeleri. 4. Baskı. Ed Omega.
12. Sigma-AIdrich. 2019. Adenin Kimyasal Levha. Word Wide Web adresi: https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/ga8626?lang=en