ADENIN: STRUKTURA, BIOSINTEZA, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2024

Adenin je nukleobaza vrsta purin naći u ribonukleinskih kiselina (RNA) i deoksiribonukleinske (DNA) živih organizama i virusa. Neke od funkcija ovih biopolimera (RNA i DNA) su skladištenje, replikacija, rekombinacija i prijenos genetskih podataka.

Da bi tvorio nukleinske kiseline, najprije atom dušika 9 adenina tvori glikozidnu vezu s primarnim ugljikom 1 (C1 ') riboze (RNA) ili 2'-deoksiribozom (od DNA). Na taj način adenin formira nukleozid adenozin ili adenozin.

Izvor: Pepemonbu

Drugo, hidroksilna skupina (-OH) na 5 'ugljiku šećera (riboza ili 2'-deoksiriboza) adenozina tvori estersku vezu s fosfatnom skupinom.

U živim stanicama, ovisno o broju prisutnih fosfatnih skupina, može biti adenosin-5'-monofosfat (AMP), adenosin-5'-difosfat (ADP) i adenosin-5'-trifosfat (ATP). Postoje i ekvivalenti koji imaju 2'-deoksiribozu. Na primjer, deoksiaadenozin-5'-monofosfat (dAMP), itd.

Struktura i karakteristike

Adenin naziva 6-aminopurin, ima empirijsku formulu C ₅ H ₅ N ₅, a ima molekulsku težinu od 135.13 g / mol, koji se pročišćava kao blijedo žuta kruta tvar, s točkom vrenja 360ºC.

Njegova molekula ima kemijsku strukturu s dvostrukim prstenom s konjugiranim dvostrukim vezama, koja je fuzija pirimidina s imidazolnom skupinom. Zbog toga je adenin ravna heterociklička molekula.

Ima relativnu topljivost od 0,10 g / ml (pri 25 ° C), u kiselim i baznim vodenim otopinama, s pKa od 4,15 (pri 25 ° C).

Iz istog je razloga moguće otkrivanje apsorpcije na 263 nm (s koeficijentom apsorpcije E ^{1,2 mM} = 13,2 M ^-1.cm ^-1 u 1,0 M HCl), područje elektromagnetskog spektra. odgovara blizu ultraljubičastog.

biosinteza

Biosinteza purinske nukleotide identična je u praktično svim živim bićima. Započinje s prijenosom amino skupine iz glutamina u supstrat 5-fosforibozil-1-pirofosfat (PRPP), te nastaje 5-fosforibozilamin (PRA).

Ovo je reakcija katalizirana glutamin-PRPP transferazom, ključnim enzimom u regulaciji ovog metaboličkog puta.

Nakon uzastopnih dodavanja amino kiseline glutamin, glicin, methenyl-folata, aspartat, N ¹⁰ formil-folata u PRA, koji uključuju kondenzacija i zatvaranje prstena, inozin-monofosfat (5'-IMP) proizvodi, čiji je heterociklički jedinica hipoksantin (6-oksipurin).

Ovi dodaci su potaknuti hidrolizom ATP-a do ADP-a i anorganskog fosfata (Pi). Potom se na IMP dodaje amino skupina iz aspartata, u reakciji povezanoj s hidrolizom gvanozin-trifosfata (GTP), da bi se konačno stvorio AMP.

Potonji kontrolira ovaj biosintetski put putem negativnih povratnih informacija, djelujući na enzime koji kataliziraju stvaranje PRA i modifikaciju IMP-a.

Kao i kod raspada drugih nukleotida, dušična baza adenosinskih nukleotida prolazi kroz proces koji se naziva "recikliranje".

Recikliranje se sastoji od prijenosa fosfatne skupine iz PRPP-a u adenin i tvori AMP i pirofosfat (PPi). To je jedan korak koji katalizira enzim adenin fosforibosiltransferaza.

Uloge u oksidativnom i reduktivnom metabolizmu

Adenin je dio nekoliko važnih molekula u oksidativnom metabolizmu, a to su sljedeće:

1. Flavin adenin dinukleotid (FAD / FADH ₂) i nikotinamid adenin dinukleotid (NAD ⁺ / NADH), koji sudjeluju u reakcijama redukcije oksidacije prijenosom hidridnih iona (: H ^-).
2. Koenzim A (CoA), koji sudjeluje u aktivaciji i prijenosu acilnih skupina.

Za vrijeme oksidativnog metabolizma, NAD ⁺ djeluje kao supstrat akceptora elektrona (hidridni ioni) i tvori NADH. Dok je FAD kofaktor koji prihvaća elektrone i postaje FADH ₂.

S druge strane, adenin tvori nikotinamid adenin dinukleotid fosfat (NADP ⁺ / NADPH), koji sudjeluje u reduktivnom metabolizmu. Na primjer, NADPH je supstrat davatelja elektrona tijekom biosinteze lipida i deoksiribonukleotida.

Adenin je dio vitamina. Na primjer, niacin je prekursor NAD ⁺ i NADP ^+, a riboflavin je prekursor FAD.

Funkcije u ekspresiji gena

Adenin dio S-adenozilmetionina (SAM), koji je metilni radikal donor (CH ₃), te sudjeluje u metilacijom adenin i citozin ostataka u prokariota i eukariota.

Kod prokariota metilacija osigurava vlastiti DNK sustav prepoznavanja, štiteći DNK od vlastitih restriktivnih enzima.

Kod eukariota metilacija određuje ekspresiju gena; to jest, utvrđuje koji se geni trebaju eksprimirati, a koji ne. Uz to, metilacije adenina mogu označiti mjesta popravljanja oštećene DNK.

Proteini koji se vežu na DNA, kao transkripcijski faktori, su aminokiselinski ostaci glutamina i asparagina da tvore vodikovim vezama s N ⁷ atoma adenina.

Funkcije u metabolizmu energije

Adenin je dio ATP-a, koji je visokoenergetska molekula; to jest, njegova hidroliza je eksergonska, a Gibbsova slobodna energija visoka i negativna vrijednost (-7,0 Kcal / mol). ATP u stanicama sudjeluje u mnogim reakcijama koje zahtijevaju energiju, kao što su:

- Promicati endergonske kemijske reakcije katalizirane enzimima koji sudjeluju u intermedijarnom metabolizmu i u anabolizmu, kroz stvaranje visokoenergetskih intermedijara ili spojenih reakcija.

- Promicati biosintezu proteina u ribosomima, omogućujući esterifikaciju aminokiselina odgovarajućim prijenosnim RNA (tRNA), da tvori aminoacil-tRNA.

- Promicati kretanje kemijskih tvari kroz stanične membrane. Postoje četiri vrste proteinskih nosača: P, F, V i ABC. P, F i V tipovi nose ione, a ABC tip supstrata. Na primjer, Na ⁺ / K ⁺ ATP-a, klasa P, treba jedan ATP za ispumpavanje dva K ⁺ u ćeliju i tri Na ^{+ van}.

- Pojačati kontrakciju mišića. Pruža energiju koja usmjerava aktino filamentno klizanje prema miozinu.

- Promicati nuklearni promet. Kad se beta podjedinica heterodimernog receptora veže na ATP, ona stupa u interakciju s komponentama nuklearnog pora kompleksa.

Ostale funkcije

Adenosin služi kao ligand za receptore proteina prisutnih u neuronima i stanicama crijevnog epitela, gdje djeluje kao izvanstanični ili neuromodulatorni glasnik, kad se pojave promjene u staničnom metabolizmu energije.

Adenin je prisutan u snažnim antivirusnim agensima poput arabinosiladenina (araA), koji proizvode neki mikroorganizmi. Uz to, prisutan je u puromicinu, antibiotiku koji inhibira biosintezu proteina, a proizvode ga mikroorganizmi roda Streptomyces.

U AMP on služi kao supstrat za reakcije koje generiraju drugi glasnik ciklički AMP (cAMP). Ovaj spoj, dobiven enzimom adenilat ciklazom, bitan je u većini unutarćelijskih signalnih kaskada, neophodnih za staničnu proliferaciju i preživljavanje, kao i za upalu i staničnu smrt.

Sulfat u svom slobodnom stanju nije reaktivan. Jednom kada uđe u stanicu, postaje adenozin-5'-fosfosulfat (APS), a potom i 3'-fosfoadenozin-5'-fosfosulfat (PAPS). U sisavaca, PAPS je donor sulfatnih skupina i tvori organske sulfatne estere poput heparina i hondroitina.

U biosintezi cisteina S-adenosilmetionin (SAM) služi kao prekursor za sintezu S-adenosilhomocisteina, koja se u nekoliko koraka, kataliziranih enzimima, pretvara u cistein.

Prebiotska sinteza

Eksperimentalno, pokazano je da se držanje vodikov cijanid (HCN) i amonijaka (NH ₃) zatvoren, u laboratorijskim uvjetima sličnim onima koji prevladao na rane Zemlje, adenina se proizvodi u dobivenu smjesu. To se događa bez potrebe da bude prisutna bilo koja živa stanica ili stanični materijal.

Prebiotički uvjeti uključuju odsutnost slobodnog molekularnog kisika, atmosferu koja smanjuje atmosferu, intenzivno ultraljubičasto zračenje, velike električne lukove poput onih nastalih u oluji i visoke temperature. Ovo pretpostavlja da je adenin bio glavna i najobilnija baza dušika formirana tijekom prebiotske kemije.

Stoga bi sinteza adenina predstavljala ključni korak koji bi omogućio podrijetlo prvih stanica. One su morale imati membranu koja je formirala zatvoreni odjeljak, unutar kojeg će se naći molekule potrebne za izgradnju prvih bioloških polimera potrebnih za samoodržavanje.

Koristite kao terapeutski faktor i staničnu kulturu

Adenin je, zajedno s drugim organskim i anorganskim kemijskim spojevima, bitan sastojak recepta koji se koristi u svim laboratorijama za biokemiju, genetiku, molekularnu biologiju i mikrobiologiju u svijetu kako bi se razvile stanice koje su s vremenom održive.

To je zato što divlje normalne stanične sorte mogu otkriti i uhvatiti raspoloživi adenin iz okruženja i koristiti ga za sintezu vlastitih adeninskih nukleozida.

Ovo je oblik preživljavanja stanica, koji štedi unutarnje resurse sinteziranjem složenijih bioloških molekula iz jednostavnih prekursora uzetih izvana.

U eksperimentalnim modelima kronične bubrežne bolesti, miševi imaju mutaciju u genu adenin fosforibosiltransferaza koji proizvodi neaktivni enzim. Ovim miševima primjenjuju se komercijalne otopine koje sadrže adenin, natrijev citrat i glukozu intravenski, da se pospješi brzi oporavak.

Ovaj tretman temelji se na činjenici da se PRPP, početni metabolit za biosintezu purina, sintetizira iz riboze-5-fosfata putem pentoznog fosfata, čiji je početni metabolit glukoza-6-fosfat. Međutim, mnoga od tih rješenja međunarodna regulatorna tijela za ljudsku upotrebu nisu odobrila.

Reference

1. Burnstock, G. 2014. Purins i Purinoceptors. Pregled molekularne biologije Reference Moduli u biomedicinskim znanostima. Word Wide Web adresa:
2. Claramount, D. i sur. 2015. Životinjski modeli dječje kronične bolesti. Nefrologija, 35 (6): 517-22.
3. Coade, S. i Pearson, J. 1989. Metabolizam adeninskih nukleotida. Circulation Research, 65: 531-37
4. Dawson, R. i sur. 1986. Podaci za biokemijska istraživanja. Clarendon Press, Oxford.
5. DrougBank. 2019. Adenin Chemichal Sheet. Word Wide Web adresa:
6. Horton, R; Moran, L; Scrimgeour, G; Perry, M. i Rawn, D. 2008. Načela biokemije. 4. izdanje. Pearson Education.
7. Knight, G. 2009. Purinergički receptori. Enciklopedija neuroznanosti. 1245-1252. Word Wide Web adresa:
8. Mathews, Van Holde, Ahern. 2001. Biokemija. 3. izdanje
9. Murgola, E. 2003. Adenine. Enciklopedija genetike. Word Wide Web adresa:
10. Murray, R; Granner, D; Mayes, P. i Rodwell, V. 2003. Harper's Illustrated Biochemistry. 26 ^-og izdanje. Tvrtke McGraw-Hill.
11. Nelson, DL & Cox, M. 1994. Lehninger. Načela biokemije. 4. izdanje. Ed Omega.
12. Sigma-Aldrich. 2019. Adeninski kemijski list. Word Wide Web adresa: