De guanine Het is een stikstofhoudende base die dient voor de biosynthese van guanylaat 5'-monofosfaat en deoxyguanylaat 5'-monofosfaat. Beide stoffen maken respectievelijk deel uit van RNA en DNA, waarin de genetische informatie van cellen wordt opgeslagen.
Ribonucleïnezuur (RNA) en deoxyribonucleïnezuur (DNA) bestaan uit nucleotiden, die bestaan uit een stikstofbase die is bevestigd aan een suiker- en een fosfaatgroep.
Guanine maakt niet alleen deel uit van nucleïnezuren, maar neemt in zijn vorm van nucleosiden monofosfaat, difosfaat en trifosfaten (GMP, GDP en GTP) deel aan processen zoals energiemetabolisme, de vertaling van het intracellulaire signaal, de fysiologie van fotoreceptoren en vesikelfusie.
Artikel index
De chemische structuur van guanine (2-amino-6-hydroxypurine) is een heterocyclische purinering, bestaande uit een systeem van twee gekoppelde ringen: de ene ring is pyrimidine en de andere ring is imidazool..
De heterocyclische ring van guanine is plat en met enkele geconjugeerde dubbele bindingen. Bovendien heeft het twee tautomere vormen, de keto- en enolvormen, tussen de C-1- en N-6-groepen..
De kenmerken van guanine zijn als volgt:
- Guanine is een apolaire stof. Het is onoplosbaar in water, maar het is oplosbaar in geconcentreerde oplossingen van sterke zuren of basen.
- Het kan worden geïsoleerd als een witte vaste stof, met empirische formule C5H.5N5O, en molecuulgewicht 151,3 g / mol.
- De eigenschap van DNA om licht te absorberen bij 260 nm is gedeeltelijk te danken aan de chemische structuur van guanine.
- In DNA vormt guanine drie waterstofbruggen. De C-6 carbonylgroep is een waterstofbrug acceptor, de N-1 groep en de C-2 aminogroep zijn waterstofbruggen.
Om deze reden kost het meer energie om een binding tussen een guanine en een cytosine te verbreken dan die van een adenine met een thymine, aangezien het laatste paar is verbonden door slechts twee waterstofbruggen..
- In de cel wordt het altijd aangetroffen als onderdeel van nucleïnezuren of als GMP, GDP en GTP, nooit in zijn vrije vorm.
Het guaninemolecuul wordt, net als andere purines, gesynthetiseerd de novo van 5-fosforibosyl-1-pyrofosfaat (PRPP), door reacties gekatalyseerd door enzymen.
De eerste stap bestaat uit het toevoegen van een aminogroep, van glutamine, aan PRPP en wordt 5-fosforibosylamine (PRA) gevormd.
Vervolgens vindt in een geordende volgorde de toevoeging van glycine, aspartaat, glutamine, formiaat en kooldioxide aan de PRA plaats. Op deze manier wordt een intermediaire metaboliet gevormd, inosine 5'-monofosfaat (IMP) genaamd..
Tijdens dit proces wordt vrije energie gebruikt uit de hydrolyse van ATP (adenosine 5'-trifosfaat), dat ADP (adenosine 5'-difosfaat) en Pi (anorganisch fosfaat) produceert..
Een oxidatie van IMP is afhankelijk van NAD+ (nicotinamide adenine dinucleotide), produceert xanthine 5'-monofosfaat (XMP). Daaropvolgende toevoeging van een aminogroep aan XMP produceert het guanylaatmolecuul.
De regulering van de biosynthese van guanylaat vindt plaats aan het begin, wanneer PRA wordt gevormd, en aan het einde, wanneer IMP-oxidatie optreedt. Regulatie vindt plaats door negatieve feedback: een GMP-nucleotide remt enzymen in beide stadia.
Tijdens de metabolische afbraak van nucleotiden worden stikstofhoudende basen gerecycled. GMP wordt gevormd door het enzym hypoxanthine-guanine-fosforibosyltransferase, dat een fosribosylgroep overbrengt van PRPP naar guanine.
Omdat guanine niet in zijn vrije vorm wordt gevonden, worden zijn functies geassocieerd met GMP, GDP en GTP. Sommigen van hen worden hieronder genoemd:
- Guanosine 5'-trifosfaat (GTP) fungeert als een reservoir van vrije energie. De gammafosfaatgroep van GTP kan worden overgebracht naar adenosine 5'-trifosfaat (ADP) om ATP te vormen. Deze reactie is omkeerbaar en wordt gekatalyseerd door nucleosidedifosfaatkinase..
- GMP is de meest stabiele vorm van de nucleotide die guanine bevat. Door hydrolyse vormt GMP cyclisch GMP (cGMP), dat een tweede boodschapper is tijdens intracellulaire signalering, in de translatieroutes. Bijvoorbeeld in de fotoreceptor- en chemoreceptorcellen van geur.
- CGMP neemt deel aan de ontspanning van de bloedvaten van gladde spieren tijdens de biosynthese van stikstofmonoxide in endotheelcellen.
- GTP-gammafosfaathydrolyse dient als een vrije energiebron voor de biosynthese van eiwitten in ribosomen.
- Hellicase-enzymen hebben vrije energie nodig van GTP-hydrolyse om de dubbele DNA-helix te scheiden, tijdens DNA-replicatie en transcriptie.
- In hippocampale neuronen wordt de werking van spanningsafhankelijke natriumkanalen gereguleerd door de hydrolyse van GTP tot GDP..
Hoge niveaus van urinezuur in het bloed en urine zijn in verband gebracht met drie verschillende metabole defecten, die we hieronder zullen zien..
Het wordt gekenmerkt door een tekort aan HPRT (hypoxanthine-guanine fosforibosyltransferase), een enzym dat belangrijk is voor de recycling van hypoxanthine en guanine. In dit geval nemen de PRPP-niveaus toe en worden IMP en GMP, twee belangrijke regulatoren van de beginfase van de purinesynthese, niet gevormd. Dit alles bevordert de biosynthese de novo van purines.
Dit leidt tot een verhoging van de PRPP-niveaus. Deze metaboliet werkt als een activator van glutamine PRPP-amidotransferase, dat verantwoordelijk is voor de synthese van 5-fosforibosylamine, waardoor de biosynthese wordt verhoogd de novo purines.
Het is een ziekte die verband houdt met glycogeenstapeling type I. Patiënten met dit syndroom hebben een defecte glucose-6-fosfatase. Hierdoor stijgt het glucose-6-fosfaatgehalte, dat dient voor de synthese van ribose 5-fosfaat, via pentosefosfaat..
Ribose 5-fosfaat is de metaboliet waarvan wordt uitgegaan voor de biosynthese van PRPP. Net als bij de twee voorgaande gevallen leidt dit tot een toename van de biosynthese de novo van purines.
Verhoogd urinezuur in het bloed en de urine veroorzaakt symptomen die algemeen bekend staan als jicht. In het geval van het Lesch Nyhan-syndroom missen patiënten de activiteit van het HPRP-enzym volledig, wat leidt tot de manifestatie van andere symptomen, waaronder verlamming en mentale retardatie..
Het HPRP-gen bevindt zich op chromosoom X. Daarom hebben mutaties in dit gen invloed op mannen. Er is geen behandeling om neurologische problemen te behandelen. Symptomen geassocieerd met verhoogd urinezuur worden behandeld met allopurinol.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.