- Kemijska struktura
- karakteristike
- biosinteza
- Funkcija
- Srodne bolesti
- Lesch-Nyhan sindrom
- Povećana aktivnost PRPP sintaze
- Von Gierke sindrom
- Reference
Gvanin je dušikom baza koja služi za biosintezu gvanilat monofosfat i 5'-5'-monofosfat i deoxiguanilato. Obje tvari su dio RNA i DNK, koje pohranjuju genetske informacije stanica.
Ribonukleinska kiselina (RNA) i deoksiribonukleinska kiselina (DNA) sastoje se od nukleotida koji su sastavljeni od dušične baze spojene sa šećerom i fosfatnom skupinom.
Izvor: NEUROtiker
Gvanin, osim što je dio nukleinskih kiselina, u svojim oblicima nukleozida monofosfat, difosfat i trifosfati (GMP, BDP i GTP) sudjeluje u procesima kao što su energetski metabolizam, prijevod unutarćelijskog signala, fiziologija fotoreceptora fuzija vezikula.
Kemijska struktura
Kemijska struktura guanina (2-amino-6-hidroksipurin) je heterociklički purinski prsten, koji se sastoji od sustava dvaju povezanih prstenova: jedan je prsten pirimidin, a drugi prsten imidazol.
Guaninov heterociklički prsten je ravan s nekim konjugiranim dvostrukim vezama. Uz to, on ima dva tautomerna oblika, keto i enol oblika, između C-1 i N-6 skupina.
karakteristike
Karakteristike gvanina su sljedeće:
- Guanine je apolarna tvar. Netopiva je u vodi, ali je topiva u koncentriranim otopinama jakih kiselina ili baza.
- može se izolirati u obliku bijele krutine, uz Zbirna formula C 5 H 5 N 5 O, i molekulske mase 151.3 g / mol.
- Svojstvo DNK da apsorbira svjetlost na 260 nm djelomično je povezano s kemijskom strukturom gvanina.
- U DNK gvanin tvori tri vodikove veze. C-6 karbonilna skupina je akceptor vodikove veze, N-1 grupa i C-2 amino grupa su donori vodikove veze.
Iz ovog razloga potrebno je više energije da se prekine veza između gvanina i citozina, nego kod adenina s timinom, budući da su potonji par povezane samo dvije vodikove veze.
- U stanici se ona uvijek nalazi kao dio nukleinskih kiselina ili kao GMP, BDP i GTP, nikad u slobodnom obliku.
biosinteza
Molekula guanina, poput ostalih purina, sintetizira se novo iz 5-fosforibozil-l-pirofosfata (PRPP), reakcijama kataliziranih enzimima.
Prvi korak sastoji se od dodavanja amino skupine, od glutamina, PRPP-u i formira se 5-fosforibosilamin (PRA).
Nakon toga, redoslijedom, dolazi do dodavanja glicina, aspartata, glutamina, formata i ugljičnog dioksida u PRA. Na taj način nastaje intermedijarni metabolit nazvan inozin 5'-monofosfat (IMP).
Tijekom ovog procesa koristi se slobodna energija iz hidrolize ATP-a (adenozin 5'-trifosfat), koji stvara ADP (adenosin 5'-difosfat) i Pi (anorganski fosfat).
Oksidacija IMP ovisi o NAD + (nikotinamid adenin dinukleotid), stvarajući ksantin 5'-monofosfat (XMP). Naknadno dodavanje amino skupine XMP stvara molekulu gvanilata.
Regulacija biosinteze gvanilata odvija se na početku, kada se formira PRA, i na kraju, kada se dogodi IMP oksidacija. Do regulacije dolazi negativnim povratnim informacijama: GMP nukleotid inhibira enzime u oba stupnja.
Tijekom metaboličke razgradnje nukleotida, dušične baze se recikliraju. GMP nastaje enzimom hipoksantin-gvanin fosforibosiltransferaza, prenoseći fosribosilnu skupinu iz PRPP u gvanin.
Funkcija
Kako se gvanin ne nalazi u njegovom slobodnom obliku, njegove funkcije su povezane s GMP-om, BDP-om i GTP-om. Neke od njih su spomenute u nastavku:
- Guanozin 5'-trifosfat (GTP) djeluje kao rezervoar slobodne energije. Gama fosfatna skupina GTP može se prenijeti na adenozin 5'-trifosfat (ADP), čime se formira ATP. Ta je reakcija reverzibilna, a katalizira ga nukleozid-difosfat kinaza.
- GMP je najstabilniji oblik nukleotida koji sadrži gvanin. Kroz hidrolizu, GMP tvori ciklički GMP (cGMP), koji je drugi glasnik tijekom unutarćelijske signalizacije, u prevodnim putovima. Na primjer, u stanicama fotorecepcije i hemoreceptorima mirisa.
- cGMP sudjeluje u opuštanju krvnih žila glatkih mišića, tijekom biosinteze dušičnog oksida u stanicama endotela.
- Hidroliza GTP gama fosfata služi kao slobodni izvor energije za biosintezu proteina u ribosomima.
- Enzimima helikaze potrebna je slobodna energija iz hidrolize GTP-a za odvajanje dvostruke spirale DNK, tijekom replikacije i transkripcije DNK.
- U neuronima hipokampusa djelovanje natrijevih kanala napona regulirano je hidrolizom GTP-a na BDP.
Srodne bolesti
Visoka razina mokraćne kiseline u krvi i urinu povezana je s tri različita metabolička oštećenja, koja ćemo vidjeti u nastavku.
Lesch-Nyhan sindrom
Karakterizira ga manjak HPRT (hipoksantin-gvanin fosforibozil-transferaza), enzima važnog za recikliranje hipoksantina i gvanina. U ovom se slučaju povećava razina PRPP-a, a ne stvaraju se IMP i GMP, dva važna regulatora u početnoj fazi sinteze purina. Sve to pogoduje de novo biosintezi purina.
Povećana aktivnost PRPP sintaze
To uzrokuje povećanje razine PRPP-a. Ovaj metabolit djeluje kao aktivator PRPP-amidotransferaze glutamina koji je odgovoran za sintezu 5-fosforibosilamina, povećavajući de novo biosintezu purina.
Von Gierke sindrom
Radi se o bolesti povezanoj sa skladištenjem glikogena tipa I. Pacijenti s ovim sindromom imaju oštećenu glukoznu 6-fosfatazu. Ovo stvara porast razine glukoze 6-fosfata, koji služi za sintezu riboza 5-fosfata, putem pentose fosfata.
Ribose 5-fosfat početni je metabolit za PRPP biosintezu. Slično kao u prethodna dva slučaja, ovo dovodi do porasta de biosinteze purina.
Povećana mokraćna kiselina u krvi i urinu uzrokuje simptome koji su obično poznati kao gihta. U slučaju Lesch Nyhan sindroma, pacijentima potpuno nedostaje aktivnost enzima HPRP, što dovodi do očitovanja drugih simptoma, uključujući paralizu i mentalnu retardaciju.
HPRP gen nalazi se na X kromosomu X. Dakle, mutacije u ovom genu utječu na muškarce. Ne postoji tretman za liječenje neuroloških problema. Simptomi povezani s povećanom mokraćnom kiselinom liječe se alopurinolom.
Reference
- Dawson, R. i sur. 1986. Podaci za biokemijska istraživanja. Clarendon Press, Oxford.
- Horton, R; Moran, L; Scrimgeour, G; Perry, M. i Rawn, D. 2008. Načela biokemije. 4. izdanje. Pearson Education.
- Mathews, Van Holde, Ahern. 2001. Biokemija. 3. izdanje
- Murray, R; Granner, D; Mayes, P. i Rodwell, V. 2003. Harper's Illustrated Biochemistry. 26. izdanje. Tvrtke McGraw-Hill.
- Nelson, DL i Cox, M. 1994. Lehninger. Načela biokemije. 4. izdanje. Ed Omega.
- Sigma-Aldrich. 2019. Guanine kemijski list. Word Wide Web adresa: sigmaaldrich.com.