Guanozin trifosfat ya da guanozin trifosfat (GTP), birden çok biyolojik fonksiyon için kolaylıkla kullanılabilir fosfat serbest enerji saklama kapasitesine sahip çok sayıda nükleotid biridir.
Genellikle farklı hücresel bağlamlarda çok çeşitli süreçleri yürütmek için gerekli enerjiyi sağlayan diğer ilgili fosfat nükleotidlerinin aksine, bazı yazarlar GTP, UTP (üridin trifosfat) ve CTP (sitidin trifosfat) gibi nükleotidlerin esas olarak enerji sağladığını göstermiştir. anabolik süreçler.
Guanosine Trifosphate veya GTP'nin kimyasal yapısı (Kaynak: Cacycle, Wikimedia Commons aracılığıyla)
Bu anlamda Atkinson (1977), GTP'nin hem in vitro hem de in vivo sistemlerde gösterilen farklı mekanizmalar aracılığıyla birçok anabolik sürecin aktivasyonunu içeren işlevlere sahip olduğunu öne sürer.
Bağlarında bulunan enerji, özellikle fosfat grupları arasında, özellikle sentezde yer alan bazı hücresel işlemleri yürütmek için kullanılır. Bunun örnekleri protein sentezi, DNA replikasyonu ve RNA transkripsiyonu, mikrotübül sentezi vb.
yapı
Adenin nükleotidleri (ATP, ADP ve AMP) için geçerli olduğu gibi, GTP'nin temel yapısı olarak tartışılmaz üç unsuru vardır:
-Bir heterosiklik guanin halkası (purin)
-Beş karbonlu baz şeker, riboz (furan halkası) ve
-Üç fosfat grubu bağlı
GTP'nin birinci fosfat grubu, riboz şekerinin 5 'karbonuna bağlanır ve guanin artığı, ribofuranoz halkasının 1' karbonu aracılığıyla bu moleküle bağlanır.
Biyokimyasal terimlerle, bu molekül bir guanozin 5'-trifosfattır, daha iyi bir pürin trifosfat veya kimyasal adıyla 9-β-D-ribofuranosilguanin-5'-trifosfat olarak tanımlanır.
sentez
GTP, birçok ökaryotta de novo olarak, iki tip azotlu bazdan biri olan pürinlerin sentezi için kullanılan ribonükleotidlerden biri olan inosinik asitten (inosin 5'-monofosfat, IMP) sentezlenebilir. DNA ve diğer moleküller oluşur.
Bu bileşik, inosinik asit, sadece pürinlerin sentezi için değil, aynı zamanda nükleotid fosfat ATP ve GTP'nin sentezi için de önemli bir dallanma noktasıdır.
Guanozin fosfat nükleotidlerinin (sırasıyla GMP, GDP ve GTP: guanozin mono-, di- ve trifosfat) sentezi, ara bileşik ksantosin monofosfatı (XMP) oluşturan, IMP'nin purin halkasının NAD + bağımlı hidroksilasyonu ile başlar. .
Bu reaksiyon, allosterik olarak GMP tarafından düzenlenen IMP dehidrojenaz olarak bilinen bir enzim tarafından katalize edilir.
Daha sonra, bir guanozin monofosfat veya GMP molekülünün üretildiği XMP aminaz enziminin etkisiyle bu şekilde üretilen XMP'ye (glutamin ve ATP bağımlı reaksiyon) bir amid grubu aktarılır.
En aktif nükleotidler genel olarak trifosfat nükleotidler olduğundan, fosfat gruplarının az önce tarif edilen yolda üretilen GMP moleküllerine transferinden sorumlu enzimler vardır.
Bu enzimler, guanilat kinazlar ve nükleozid difosfokinazlar olarak bilinen spesifik ATP'ye bağımlı kinazlardır (kinazlar).
Guanilat siklazlar tarafından katalize edilen reaksiyonda ATP, GMP'nin GDP ve ATP'ye dönüştürülmesi için bir fosfat donörü görevi görür:
GMP + ATP → GDP + ADP
Guanin difosfat nükleotidi (GDP) daha sonra, GDP'nin GTP'ye dönüştürülmesi için bir fosfat donörü olarak ATP kullanan bir nükleosit difosfokinaz için bir substrat olarak kullanılır:
GDP + ATP → GTP + ADP
Diğer yollarla sentez
De novo biyosentetik yol dışında GTP üretebilen birçok hücresel metabolik yol vardır. Bunlar genellikle farklı kaynaklardan gelen fosfat gruplarının GMP ve GDP öncüllerine aktarılması yoluyla yapar.
Özellikleri
ATP'ye benzer bir nükleotid fosfat olan GTP, hücresel düzeyde sayısız işleve sahiptir:
-Polimerleri uzaması veya büyümesi için gerekli olan GTP'yi hidrolize etme kabiliyetine sahip "tubulin" olarak bilinen bir proteinden oluşan içi boş tüpler olan mikrotübüllerin büyümesine katılır.
- Sırasıyla, döngüsel AMP ve sinyalleme kaskadlarıyla ilişkili çeşitli sinyal iletim süreçlerinde aracı olarak işlev gören G proteinleri veya GTP bağlayıcı proteinler için önemli bir faktördür.
Bu sinyal verme süreçleri, hücrenin çevresiyle ve iç organellerinin birbirleriyle iletişimiyle sonuçlanır ve özellikle memelilerde hormonlarda kodlanmış talimatların ve diğer önemli faktörlerin yerine getirilmesi için önemlidir.
Hücre için büyük önem taşıyan bu sinyal yollarının bir örneği, bir G proteini ile etkileşimi yoluyla enzim adenilat siklazın düzenlenmesidir.
Özellikleri
GTP, "hücresiz" sistemlerde in vitro deneyler yoluyla gösterilen birçok işleve sahiptir. Bu deneylerden, aşağıdakilere aktif olarak katıldığını göstermek mümkün olmuştur:
Ökaryotlarda protein sentezi (hem peptitlerin başlaması hem de uzaması için)
-Protein glikosilasyonunun uyarılması
-Prokaryotlarda ve ökaryotlarda ribozomal RNA sentezi
-Özellikle diasilgliserol sentezi sırasında fosfolipidlerin sentezi
Belirli işlevler
Diğer deneyler, ancak hücresel veya in vivo sistemlerde GTP'nin aşağıdaki gibi işlemlere katılımını kanıtlamıştır:
-Farklı sınıf mikroorganizma, prokaryot ve ökaryot sporlarının sporlanması ve aktivasyonu
Ökaryotlarda ribozomal RNA sentezi
-Diğerlerinin yanında.
Normal hücrelerden kanser hücrelerine onkojenik ilerlemenin, birçok GTP bağlayıcı protein ve spesifik GTP'ye bağlı aktiviteye sahip protein kinazların katıldığı hücre büyümesi ve proliferasyonu üzerinde kontrol kaybını içerdiği de öne sürülmüştür.
GTP ayrıca proteinlerin mitokondriyal matriks içine aktarılması üzerinde uyarıcı etkilere sahiptir, bu da doğrudan hidroliziyle ilgilidir (mitokondriyal proteinlerin% 90'ından fazlası sitozoldeki ribozomlar tarafından sentezlenir).
Referanslar
- Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Temel Hücre Biyolojisi. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
- Mathews, C., van Holde, K. ve Ahern, K. (2000). Biyokimya (3. baskı). San Francisco, Kaliforniya: Pearson.
- Pall, M. (1985). GTP: Hücresel Anabolizmanın Merkezi Düzenleyicisi. B. Horecker & E. Stadtman (Ed.), Current Topics in Cellular Regulation (Cilt 25, s. 183). Academic Press, Inc.
- Rawn, JD (1998). Biyokimya. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
- Sepuri, NB V, Schu, N. ve Pain, D. (1998). GTP Hidrolizi, Proteinlerin Mitokondriyal Matriks İçerisine Aktarılması için Gereklidir. Biyolojik Kimya Dergisi, 273 (3), 1420–1424.