URASIL: YAPI, FONKSIYONLAR, ÖZELLIKLER, SENTEZ - BIYOLOJI - 2025

Urasil ribonükleik asit (RNA) 'de bulunan bir pirimidin nükleobaz türüdür. Bu, RNA'yı deoksiribonükleik asitten (DNA) ayıran özelliklerden biridir, çünkü ikincisi urasil yerine timine sahiptir. Her iki madde, urasil ve timin, yalnızca ikincisinin bir metil grubuna sahip olması bakımından farklılık gösterir.

Evrimsel bir bakış açısıyla, RNA'nın genetik bilgiyi depolayan ve hücrelerde DNA ve enzimlerden önce bir katalizör görevi gören ilk molekül olduğu öne sürülmüştür. Bu nedenle urasil'in yaşamın evriminde anahtar bir rol oynadığı düşünülmektedir.

Kaynak: Kemikungen

Canlılarda urasil serbest halde bulunmaz, ancak genellikle nükleotidler monofosfat (UMP), difosfat (UDP) ve trifosfat (UTP) oluşturur. Bu urasil nükleotidler, RNA ve glikojen biyosentezi, şekerlerin izomerik dönüşümü ve glutamin sentazın düzenlenmesi gibi farklı işlevlere sahiptir.

Yapısı ve özellikleri

2,4-dioxypyridine adı Urasil, ampirik formülüne sahiptir ₄ H ₄ K ₂ O ₂ , moleküler ağırlığı 112,09 g / mol, ve beyaz bir toz olarak saflaştırılır.

Uridinin yapısı, dört karbon atomu ve iki nitrojen atomu ile değişen çift bağlara sahip heterosiklik bir halkadır. Düzlemseldir.

1M sodyum hidroksit içinde 25ºC'de 50mg / ml çözünürlüğe ve 7,9 ile 8,2 arasında bir pKa'ya sahiptir. Maksimum absorbansının (ʎ _max ) oluştuğu dalga boyu 258 ile 260 nm arasındadır.

biosentezi

Pirimidin nükleotid biyosentezi için ortak bir yol vardır (urasil ve sitokin). İlk adım, CO karbamoil fosfat biyosentez olan ₂ ve NH ₄ ⁺ karbamoil fosfat sentetaz tarafından katalize edilir.

Pirimidin, damacanal fosfat ve aspartattan yapılmıştır. Her iki madde de reaksiyona girer ve aspartat transkabamoilaz (ATCase) tarafından katalize edilen bir reaksiyon olan N-karbamoilaspartat oluşturur. Pirimidin halkasının kapanmasına, dihidrootaz tarafından katalize edilen dehidrasyon neden olur ve L-dihidrorotat üretir.

L-dihidrorotat oksitlenir ve orotata dönüştürülür; elektron alıcısı NAD ^{+ '} dır . Dihidroorotat dehidrojenaz tarafından katalize edilen bir reaksiyondur. Bir sonraki adım, fosforibosil grubunun fosforibosil pirofosfattan (PRPP) orotata transferini içerir. Orotat fosforibosil transferaz ile katalize edilen orotidilat (OMP) ve inorganik pirofosfat (PPi) oluşturur.

Son adım, orotidilatın (OMP) pirimidin halkasının dekarboksilasyonundan oluşur. Bir dekarboksilaz tarafından katalize edilen üridilat (üridin-5′-monofosfat, UMP) oluşturur.

Daha sonra, bir kinazın katılımıyla ATP'den UMP'ye bir fosfat grubu aktarılır ve UDP (üridin-5′-difosfat) oluşturulur. İkincisi, UTP (uridin-5--trifosfat) oluşturarak tekrarlanır.

Biyosentezin düzenlenmesi

Bakterilerde, pirimidin biyosentezinin düzenlenmesi, aspartat transkabamoilaz (ATCase) seviyesinde negatif geri besleme ile gerçekleşir.

Bu enzim, pirimidin biyosentetik yolunun son ürünü olan CTP (sitidin-5′-trifosfat) tarafından inhibe edilir. ATCase, allosterik düzenleyici CTP'ye bağlanan düzenleyici alt birimlere sahiptir.

Hayvanlarda, pirimidin biyosentezinin düzenlenmesi, iki enzim seviyesinde negatif geri besleme ile gerçekleşir: 1) UTP tarafından inhibe edilen ve ATP ve PRPP tarafından aktive edilen karbamoil fosfat sentaz II; ve 2) katalize ettiği reaksiyonun ürünü olan UMP tarafından inhibe edilen OMP dekarboksilaz. OMP'nin biyosentez oranı, PRPP'nin mevcudiyetine göre değişir.

RNA biyosentezindeki rolü

Urasil, haberci RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA) ve ribozomal RNA (rRNA) gibi tüm RNA türlerinde bulunur. Bu moleküllerin biyosentezi, transkripsiyon adı verilen bir süreçle gerçekleşir.

Transkripsiyon sırasında, DNA'da bulunan bilgiler bir RNA polimeraz tarafından RNA'ya kopyalanır. RNA'nın içerdiği bilgilerin DNA'ya kopyalandığı ters süreç, bazı virüslerde ve bitkilerde ters transkriptaz yoluyla gerçekleşir.

RNA biyosentezi, nükleozid trifosfat (NTP) gerektirir, yani: üridin trifosfat (UTP), sitidin trifosfat (CTP), adenin trifosfat (ATP) ve guanin trifosfat (GTP). Tepki şudur:

(RNA) _{n kalıntı} + NTP -> (RNA) _{n + 1} kalıntı + PPi

İnorganik pirofosfatın (PPi) hidrolizi, RNA biyosentezi için enerji sağlar.

Şekerlerin biyosentezindeki rolü

Şeker esterleri canlı organizmalarda çok yaygındır. Bu esterlerin bazıları, hücrelerde çok bol bulunan UDP şekerleri gibi nükleosit ester difosfatlardır. UDP şekerleri, disakkaritlerin, oligosakaritlerin ve polisakkaritlerin biyosentezine katılır.

Bitkilerde sükroz biyosentezi iki yoldan meydana gelir: birincil ve ikincil yol.

Ana yol, sakaroz ve UDP oluşturmak için D-glikozun UDP-D-glikozdan D-fruktoza transferidir. İkincil yol iki adım içerir: UDP-D-glikoz ve fruktoz-6-fosfat ile başlar ve sükroz ve fosfat oluşumu ile biter.

Meme bezlerinde laktoz biyosentezi UDP-D-galaktoz ve glikozdan oluşur.

Bitkilerde selüloz biyosentezi, beta-D-glukozil kalıntılarının UDP-glikozdan büyüyen poliglukoz zincirinin indirgeyici olmayan ucuna kadar sürekli yoğunlaştırılmasıyla gerçekleştirilir. Benzer şekilde, amiloz ve amilopektin biyosentezi, büyüyen zincir için bir glikoz donör substratı olarak UDP-glikoz gerektirir.

Hayvanlarda, glikojen biyosentezi için hem UDP-glikoz hem de ADP-glikoz kullanılır. Benzer şekilde, kondroitin sülfat biyosentezi, UDP-ksiloz, UDP-galaktoz ve UDP-glukuronat gerektirir.

Şekerlerin izomerik dönüşümündeki rolü

Galaktozun bir glikoliz ara ürününe dönüşümü Leloir yolu üzerinden gerçekleşir. Bu yoldaki adımlardan biri, UDP-galaktozun UDP-glikoza dönüşümünü kolaylaştıran UDP-galaktoz-4-epimeraz enzimi tarafından katalize edilir.

Glikoprotein biyosentezindeki rolü

Glikoprotein biyosentezi sırasında, proteinler Golgi aygıtının cis, orta ve trans keselerinden geçerler.

Bu keselerin her biri, glikoproteinleri işleyen bir dizi enzime sahiptir. Glikoz ve galaktoz gibi şeker monomerleri, UDP-heksoz ve diğer nükleotid-heksozdan proteinin oligosakaritine eklenir.

Heksoz nükleotidler, antiport ile Golgi sarnıçlarına taşınır. UDP-galaktoz (UDP-Gal) ve UDP-N-asetilgalaktozamin (UDP-GalNAc), UMP değişimiyle sitozolden sarnıçlara girer.

Golgi sarnıcında bir fosfataz, UDP üzerindeki bir fosfat grubunu hidrolize eder ve UMP ve Pi'yi oluşturur. UDP, galaktosiltransferaz ve N-asetilgalaktozamiltransferaz tarafından katalize edilen reaksiyonlardan gelir. Fosfataz tarafından oluşturulan UMP, nükleotid-heksoz değişimine hizmet eder.

Glutamin sentazın düzenlenmesindeki rolü

Glutamin sentazın düzenleyici bir mekanizması, onu inaktive eden adenilasyon ve onu aktive eden dedenilasyondan oluşan kovalent modifikasyondur. Bu kovalent modifikasyon tersine çevrilebilir ve adeniltransferaz tarafından katalize edilir.

Adeniltransferaz aktivitesi, kovalent bir modifikasyon olan üridinilasyon ile düzenlenen PII proteininin bağlanmasıyla modüle edilir.

Hem üridilasyon hem de deuridilasyon, üridililtransferaz tarafından gerçekleştirilir. Bu enzimde, üridilasyon aktivitesi glutamin ve fosfata bağlıdır ve alfa-ketoglutarat ve ATP'nin PII'ye bağlanmasıyla aktive edilir.

RNA düzenlemedeki rolü

Bazı mRNA'lar çeviriden önce düzenlenir. Trypanosoma brucei gibi bazı ökaryotik organizmalarda, sitokrom oksidaz alt birim II geninin transkriptinin RNA düzenlemesi vardır. Bu, terminal üridiltransferaz tarafından katalize edilen bir reaksiyon olan urasil kalıntılarının sokulmasıyla gerçekleşir.

Düzenlenen ürünü tamamlayan bir kılavuz RNA, düzenleme işlemi için bir şablon görevi görür. İlk transkript ile kılavuz RNA arasında oluşan baz çiftleri, Watson-Crick olmayan ve RNA'da yaygın olan G = U baz çiftlerini ifade eder.

UDP-glikoz biyosentezi

Fizyolojik koşullar altında, glikojenin glikoz-1-fosfattan biyosentezi termodinamik olarak imkansızdır (ΔG pozitif). Bundan dolayı biyosentezden önce glukoz-1-fosfat (G1P) aktivasyonu gerçekleşir. Bu reaksiyon, üridin difosfat glikozu (UDP-glikoz veya UDPG) oluşturmak için G1P ve UTP'yi birleştirir.

Reaksiyon, UDP-glikoz pirofosforilaz tarafından katalize edilir ve aşağıdaki gibidir:

G1P + UTP -> UDP-glikoz + 2Pi.

Bu adımdaki Gibbs serbest enerji değişimi büyük ve negatiftir (-33.5 KJ / mol). Oksijene reaksiyon sırasında G1P, UTP'nin alfa fosfor atomuna saldırır ve UDP-glikoz ve inorganik pirofosfat (PPi) oluşturur. Daha sonra, PPi, hidroliz enerjisi genel reaksiyonu harekete geçiren inorganik bir pirofosfataz tarafından hidrolize edilir.

UDP-glikoz, "yüksek enerjili" bir maddedir. Glikoz kalıntısı ile büyüyen polisakkarit zinciri arasında glikosidik bağların oluşmasına izin verir. Bu aynı enerjik ilke, disakkaritlerin, oligosakaritlerin ve glikoproteinlerin biyosentezi gibi UDP şekerlerinin katıldığı reaksiyonlara uygulanabilir.

Urasil DNA glikozilaz

Kendiliğinden oluşan DNA lezyonları vardır. Bu lezyonlardan biri, sitokinin spontan deaminasyonu ve bunun sonucunda urasile dönüşmesidir. Bu durumda onarım, urasil DNA glikosilaz adı verilen bir enzimle değiştirilmiş bazın DNA'dan çıkarılmasıyla gerçekleşir.

Urasil DNA glikozilaz enzimi, AP bölgesi (apurinik-apirimidinik bölge) adı verilen nitrojen bazından yoksun bir deoksiriboz kalıntısı üreterek hasarlı sitokini (urasil) uzaklaştırır.

AP endonükleaz enzimi daha sonra AP bölgesinin fosfodiester omurgasını keserek şeker-fosfat kalıntısını çıkarır. DNA polimeraz I hasarlı ipi geri yükler.

Referanslar

1. Bohinski, R. 1991. Biochemistry. Addison-Wesley Iberoamericana, Wilmington, Delaware.
2. Devlin, TM 2000. Biochemistry. Editör Reverté, Barcelona.
3. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Hücresel ve moleküler biyoloji. Editoryal Medica Panamericana, Buenos Aires, Bogotá, Caracas, Madrid, Meksika, Sāo Paulo.
4. Nelson, DL, Cox, MM 2008. Lehninger - Biyokimyanın İlkeleri. WH Freeman, New York.
5. Voet, D. ve Voet, J. 2004. Biochemistry. John Wiley and Sons, ABD.