Guanozyna

Guanozyna jest nukleozydem guaniny w postaci zasady purynowej i powstaje przez dodanie rybozy cukrowej prostej. Jeśli dodaje się raczej dezoksyrybozę niż rybozę, jest to deoksyguanozyna.

Guanozyna jest częścią helis i podwójnych helis RNA. Analogowa deoksyguanozyna jest częścią DNA. Jako trifosforan guanozyny (GTP) z trzema przyłączonymi grupami fosforanowymi, guanozyna jest ważnym magazynem energii i donorem grup fosforanowych w cyklu cytrynianowym w mitochondriach komórek.

Co to jest guanozyna?

Guanozyna jest nukleozydem guaniny będącej zasadą purynową. Powstaje przez dodanie grupy rybozy poprzez wiązanie N-glikozydowe. W przypadku analogu deoksyguanozyny, dołączona pentoza składa się z grupy dezoksyrybozy.

Guanozyna i deoksyguanozyna są składnikami pojedynczej i podwójnej helisy RNA i DNA. Komplementarna zasada tworzy pirymidynową zasadę cytozynę lub jej nukleozyd cytydynę i deoksycytydynę, z którą guanozyna jest połączona jako para zasad potrójnym wiązaniem wodorowym. Dzięki dodatkowym grupom fosforanowym guanozyna stanowi ważną funkcjonalną część tak zwanego cyklu kwasu cytrynowego w łańcuchu oddechowym, jako difosforan guanozyny (GDP) i jako trifosforan guanozyny (GTP).

Jest to łańcuch kontrolowanych katalitycznie procesów w ramach metabolizmu energetycznego zachodzącego w mitochondriach komórek. GTP służy jako magazyn energii i dawca grup fosforanowych. Pod działaniem określonego enzymu GTP można przekształcić w cykliczny monofosforan guanozyny poprzez odszczepienie dwóch grup fosforanowych, które odgrywają szczególną rolę w przekazywaniu sygnałów w obrębie komórki. W nieco zmodyfikowanej formie GTP przejmuje zadania transportowe tak zwanego Ran-GTP w celu niezbędnego transportu substancji między jądrem komórkowym a cytozolem, pokonując błonę komórkową.

Funkcja, efekt i zadania

Podwójne i pojedyncze helisy materiału genetycznego DNA i RNA składają się z łańcucha tylko czterech różnych zasad nukleinowych, z których zasady guaninowe i adeninowe oparte są na szkielecie purynowym, który składa się z pięcio- i sześcioczłonowego pierścienia.

Dwie zasady, cytozyna i tymina, zawierają zasady pirymidynowe z aromatycznym sześcioczłonowym pierścieniem. Uracyl zasady nukleinowej należy traktować jako wyjątek, który jest prawie identyczny z tyminą i zajmuje miejsce tyminy w RNA. Jednak długie łańcuchy helis nie składają się z niezmienionych kwasów nukleinowych, ale z ich nukleotydów. Zasady nukleinowe są przekształcane w rybozy lub dezoksyrybozy przez dodanie grupy rybozy (RNA) lub grupy dezoksyrybozy (DNA), a odpowiedni nukleotyd jest transformowany przez dodanie jednej lub więcej grup fosforanowych. W przypadku guaniny jest to monofosforan guanozyny lub monofosforan deoksyguanozyny, który jest włączany jako ogniwo w długołańcuchowych helisach RNA i DNA.

Jako składnik DNA i RNA, guanozyna - podobnie jak inne nukleotydy - nie pełni aktywnej roli, ale zamiast tego koduje odpowiednie białka, które są syntetyzowane w komórce poprzez kopie nici DNA. Guanozyna odgrywa aktywną rolę w postaci GTP i GDP w cyklu kwasu cytrynowego w łańcuchu oddechowym jako donor grup fosforanowych. W zmodyfikowanej postaci monofosforanu guanozyny, nukleotyd pełni również aktywną rolę i pełni rolę przekaźnika wewnątrzkomórkowego transportu sygnałów, co jest szczególnie ważne dla procesów anabolicznych w syntezie białek. W postaci Ran-GTP nukleotyd działa jako wyspecjalizowany nośnik transportowy do transportu substancji z jądra komórkowego przez błonę jądrową do cytozolu.

Edukacja, występowanie, właściwości i optymalne wartości

Wzór chemiczny guanozyny to C10H13N5O5 i pokazuje, że nukleozyd składa się wyłącznie z węgla, wodoru, azotu i tlenu. Są to cząsteczki dostępne na ziemi w praktycznie nieograniczonych ilościach. Rzadkie pierwiastki śladowe lub minerały nie są częścią guanozyny.

Guanozyna występuje - głównie w postaci nukleotydu o tej samej nazwie - z kilkoma wyjątkami we wszystkich komórkach ludzkich jako składnik DNA i RNA, a także w mitochondriach i cytozolu komórek. Organizm jest w stanie syntetyzować guanozynę w ramach metabolizmu puryn w bardzo złożonym procesie. Preferowana jest jednak ekstrakcja guanozyny w procesie ratunkowym. Związki o wyższej wartości zawierające zasady nukleinowe lub nukleotydy są rozkładane enzymatycznie i katalitycznie w taki sposób, że nukleozydy, takie jak guanozyna, mogą być poddane recyklingowi.

Dla organizmu ma to tę zaletę, że biochemiczne procesy rozpadu są mniej złożone, a zatem mniej podatne na błędy, a także ma mniej energii, tj. Mniej ATP i mniejsze zużycie GTP. Złożoność i szybkość, z jaką guanozyna i jej mono-, di- i trifosforany są zaangażowane w reakcje katalityczne, nie pozwalają na bezpośrednie stwierdzenie optymalnego stężenia w surowicy krwi.

Choroby i zaburzenia

Wielokrotne procesy metaboliczne, w których guanozyna jest zaangażowana wraz z innymi nukleozydami, a zwłaszcza w postaci fosforylowanej jako nukleotyd, oznaczają, że w niektórych punktach metabolizmu mogą wystąpić zaburzenia czynnościowe.

Przede wszystkim to defekty genetyczne mogą prowadzić do nieobecności niektórych enzymów lub zahamowania ich bioaktywności. Znana wada genetyczna związana z chromosomem X prowadzi do zespołu Lescha-Nyhana. Syndrom ten powoduje zaburzenie szlaku ratunkowego metabolizmu puryn, przez co organizm musi coraz bardziej podążać anaboliczną drogą nowej syntezy. Wada genetyczna, która może być dziedziczona w sposób recesywny, prowadzi do dysfunkcji transferazy hipoksantynowo-guaninowej (HGPRT).

Pomimo zwiększonej nowej syntezy występuje niedobór guanozyny i jej bioaktywnych pochodnych. Jest to związane z nadmierną produkcją kwasu moczowego, co powoduje towarzyszące objawy, takie jak tworzenie się kamieni moczowych i nerkowych. Trwale podwyższony poziom kwasu moczowego może prowadzić do wytrącania się kryształów kwasu moczowego w tkankach i powodować bolesne ataki dny. Jeszcze poważniejsze są zaburzenia neurologiczne, w tym skłonność do samookaleczeń.