GUANIN: ÖZELLIKLERI, YAPISI, OLUŞUMU VE IŞLEVLERI - BIYOLOJI - 2024

Guanin guanilat monofosfat ve deoxiguanilato 5'-5'-monofosfat biyosentezi için hizmet eden bir azotlu bir temel oluşturur. Her iki madde de, hücrelerin genetik bilgilerini depolayan sırasıyla RNA ve DNA'nın bir parçasıdır.

Ribonükleik asit (RNA) ve deoksiribonükleik asit (DNA), bir şeker ve bir fosfat grubuna bağlı bir nitrojenli bazdan oluşan nükleotitlerden oluşur.

Kaynak: NEUROtiker

Guanine, nükleozid monofosfat, difosfat ve trifosfat (GMP, GDP ve GTP) formlarında nükleik asitlerin bir parçası olmasının yanı sıra enerji metabolizması, hücre içi sinyalin çevrilmesi, fotoreseptörlerin fizyolojisi gibi süreçlere de katılır. ve vezikül füzyonu.

Kimyasal yapı

Guaninin kimyasal yapısı (2-amino-6-hidroksipurin), iki bağlı halkadan oluşan bir sistemden oluşan heterosiklik bir purin halkasıdır: bir halka pirimidin ve diğer halka imidazoldür.

Guanine'in heterosiklik halkası, bazı konjuge çift bağlarla düzdür. Ek olarak, C-1 ve N-6 grupları arasında iki totomerik forma, keto ve enol formlarına sahiptir.

karakteristikleri

Guaninin özellikleri aşağıdaki gibidir:

- Guanine apolar bir maddedir. Suda çözünmez, ancak kuvvetli asit veya bazların konsantre çözeltilerinde çözünür.

- Ampirik formül C ₅ H ₅ N ₅ O ve molekül ağırlığı 151,3 g / mol ile beyaz bir katı olarak izole edilebilir .

- DNA'nın 260 nm'de ışığı soğurma özelliği, kısmen guaninin kimyasal yapısından kaynaklanmaktadır.

- DNA'da guanin üç hidrojen bağı oluşturur. C-6 karbonil grubu, bir hidrojen bağı alıcısıdır, N-1 grubu ve C-2 amino grubu, hidrojen bağı vericileridir.

Bu nedenle, bir guanin ile bir sitozin arasındaki bir bağı koparmak, bir adenin timinle olan bağından daha fazla enerji gerektirir, çünkü ikinci çift sadece iki hidrojen bağıyla bağlıdır.

- Hücrede her zaman nükleik asitlerin bir parçası olarak veya GMP, GDP ve GTP olarak bulunur, hiçbir zaman serbest haliyle.

biosentezi

Guanin molekülü, diğer pürinler gibi, enzimler tarafından katalize edilen reaksiyonlarla 5-fosforibosil-1-pirofosfattan (PRPP) de novo sentezlenir.

İlk adım, glutaminden PRPP'ye bir amino grubunun eklenmesinden oluşur ve 5-fosforibosilamin (PRA) oluşur.

Ardından, sıralı bir sırada, PRA'ya glisin, aspartat, glutamin, format ve karbon dioksit ilavesi gerçekleşir. Bu şekilde, inosin 5'-monofosfat (IMP) adı verilen bir ara metabolit oluşur.

Bu işlem sırasında, ADP (adenosin 5'-difosfat) ve Pi (inorganik fosfat) üreten ATP'nin (adenozin 5'-trifosfat) hidrolizinden serbest enerji kullanılır.

IMP'nin oksidasyonu, ksantin 5'-monofosfat (XMP) üreten NAD ⁺ (nikotinamid adenin dinükleotid) 'e bağlıdır . XMP'ye bir amino grubunun daha sonra eklenmesi, guanilat molekülünü üretir.

Guanilat biyosentezinin düzenlenmesi başlangıçta, PRA oluştuğunda ve sonunda IMP oksidasyonu gerçekleştiğinde gerçekleşir. Düzenleme negatif geri besleme ile gerçekleşir: bir GMP nükleotidi, her iki aşamada da enzimleri inhibe eder.

Nükleotidlerin metabolik bozunması sırasında azotlu bazlar geri dönüştürülür. GMP, bir fosribosil grubunu PRPP'den guanine aktaran hipoksantin-guanin fosforibosiltransferaz enzimi tarafından oluşturulur.

fonksiyon

Guanin serbest haliyle bulunmadığından işlevleri GMP, GDP ve GTP ile ilişkilidir. Bunlardan bazıları aşağıda belirtilmiştir:

- Guanosine 5'-trifosfat (GTP), serbest enerji rezervuarı görevi görür. GTP'nin gama fosfat grubu, ATP'yi oluşturmak için adenozin 5'-trifosfata (ADP) aktarılabilir. Bu reaksiyon tersine çevrilebilir ve nükleosit difosfat kinaz tarafından katalize edilir.

- GMP, guanin içeren nükleotidin en kararlı şeklidir. Hidroliz yoluyla GMP, çeviri yollarında hücre içi sinyalleşme sırasında ikinci bir haberci olan döngüsel GMP'yi (cGMP) oluşturur. Örneğin, fotoreseptör ve kemoreseptör koku hücrelerinde.

- cGMP, endotel hücrelerinde nitrik oksit biyosentezi sırasında düz kasın kan damarlarının gevşemesine katılır.

- GTP gama fosfatın hidrolizi, ribozomlarda protein biyosentezi için serbest bir enerji kaynağı görevi görür.

- Hellikaz enzimleri, DNA replikasyonu ve transkripsiyonu sırasında DNA çift sarmalını ayırmak için GTP hidrolizinden serbest enerjiye ihtiyaç duyar.

- Hipokampusun nöronlarında, voltaj kapılı sodyum kanallarının hareketi GTP'nin GSYİH'ya hidrolizi ile düzenlenir.

İlgili hastalıklar

Kandaki ve idrardaki yüksek ürik asit seviyeleri, aşağıda göreceğimiz üç farklı metabolik bozuklukla ilişkilendirilmiştir.

Lesch-Nyhan sendromu

Hipoksantin ve guaninin geri dönüşümü için önemli bir enzim olan HPRT (hipoksantin-guanin fosforibosil transferaz) eksikliği ile karakterizedir. Bu durumda PRPP seviyeleri artar ve pürin sentezinin ilk aşamasının iki önemli düzenleyicisi olan IMP ve GMP oluşmaz. Bütün bunlar, pürinlerin de novo biyosentezini destekler.

Artmış PRPP sentaz aktivitesi

Bu, PRPP seviyelerinde bir artışa neden olur. Bu metabolit, pürinlerin de novo biyosentezini artırarak, 5-fosforibosilaminin sentezinden sorumlu olan glutamin PRPP-amidotranferazın bir aktivatörü olarak işlev görür.

Von Gierke sendromu

Tip I glikojen depolamayla ilişkili bir hastalıktır Bu sendromlu hastalarda glukoz 6-fosfataz bozuktur. Bu, pentoz fosfat yoluyla riboz 5-fosfat sentezine hizmet eden glikoz 6-fosfat seviyelerinde bir artış sağlar.

Riboz 5-fosfat, PRPP biyosentezi için başlangıç ​​metabolitidir. Önceki iki duruma benzer şekilde, bu, pürinlerin de novo biyosentezinde bir artışa yol açar.

Kanda ve idrarda artan ürik asit, genellikle gut olarak bilinen semptomlara neden olur. Lesch Nyhan sendromu durumunda, hastalar HPRP enziminin aktivitesinden tamamen yoksundur, bu da felç ve zeka geriliği gibi diğer semptomların tezahürüne yol açar.

HPRP geni X kromozomu üzerindedir, bu nedenle bu gendeki mutasyonlar erkekleri etkiler. Nörolojik sorunları tedavi edecek bir tedavi yoktur. Artmış ürik asit ile ilişkili semptomlar allopurinol ile tedavi edilir.

Referanslar

1. Dawson, R. vd. 1986. Biyokimyasal Araştırma Verileri. Clarendon Press, Oxford.
2. Horton, R; Moran, L; Scrimgeour, G; Perry, M. And Rawn, D. 2008. Biyokimyanın İlkeleri. 4. Baskı. Pearson Education.
3. Mathews, Van Holde, Ahern. 2001. Biochemistry. 3. Baskı.
4. Murray, R; Granner, D; Mayes, P. And Rodwell, V. 2003. Harper's Illustrated Biochemistry. 26. Baskı. McGraw-Hill Şirketleri.
5. Nelson, DL ve Cox, M. 1994. Lehninger. Biyokimyanın İlkeleri. 4. Baskı. Ed Omega.
6. Sigma-AIdrich. 2019. Guanine Kimyasal Levha. Word Wide Web adresi: sigmaaldrich.com.