De uracil Het is een stikstofhoudende base van het pyrimidine-type, die wordt aangetroffen in ribonucleïnezuur (RNA). Dit is een van de kenmerken die RNA onderscheiden van deoxyribonucleïnezuur (DNA), aangezien dit laatste thymine heeft in plaats van uracil. Beide stoffen, uracil en thymine, verschillen alleen doordat de tweede een methylgroep heeft.
Vanuit evolutionair oogpunt is voorgesteld dat RNA het eerste molecuul was dat genetische informatie opsloeg en als katalysator fungeerde in cellen, vóór DNA en enzymen. Daarom wordt gedacht dat uracil een sleutelrol heeft gespeeld in de evolutie van het leven.
In levende wezens wordt uracil niet in een vrije vorm aangetroffen, maar vormt het gewoonlijk nucleotiden monofosfaat (UMP), difosfaat (UDP) en trifosfaat (UTP). Deze uracil-nucleotiden hebben verschillende functies, zoals RNA- en glycogeenbiosynthese, isomere onderlinge omzetting van suikers en regulering van glutaminesynthase..
Artikel index
Uracil, 2,4-dioxypyridine genaamd, heeft de empirische formule C4H.4NtweeOFtwee, waarvan het molecuulgewicht 112,09 g / mol is, en wordt gezuiverd als een wit poeder.
De structuur van uridine is een heterocyclische ring met vier koolstofatomen en twee stikstofatomen, met afwisselende dubbele bindingen. Is vlak.
Het heeft een oplosbaarheid van 50 mg / ml bij 25 ° C in 1 M natriumhydroxide en een pKa tussen 7,9 en 8,2. De golflengte waar de maximale absorptie optreedt (ʎmax. hoogte) ligt tussen 258 en 260 nm.
Er is een gemeenschappelijke route voor de biosynthese van pyrimidinenucleotiden (uracil en cytokine). De eerste stap is de biosynthese van carbamoylfosfaat uit COtwee en NH4+, die wordt gekatalyseerd door carbamoylfosfaatsynthetase.
Pyrimidine is opgebouwd uit carboylfosfaat en aspartaat. Beide stoffen reageren en vormen N-carbamoylaspartaat, een reactie die wordt gekatalyseerd door aspartaattranscabamoylase (ATCase). De sluiting van de pyrimidinering wordt veroorzaakt door uitdroging gekatalyseerd door dihydrootase, en produceert L-dihydrorotaat..
L-dihydrorotaat wordt geoxideerd en omgezet in orotaat; elektronenacceptor is NAD+. Het is een reactie die wordt gekatalyseerd door dihydroorotaat dehydrogenase. De volgende stap is de overdracht van de fosforibosylgroep, van fosforibosylpyrofosfaat (PRPP), naar orotaat. Vormt orotidylaat (OMP) en anorganisch pyrofosfaat (PPi), gekatalyseerd door orotaatfosforibosyltransferase.
De laatste stap bestaat uit het decarboxyleren van de pyrimidinering van het orotidylaat (OMP). Vormt uridylaat (uridine-5'-monofosfaat, UMP), dat wordt gekatalyseerd door een decarboxylase.
Vervolgens wordt door de deelname van een kinase een fosfaatgroep overgebracht van ATP naar UMP, waarbij UDP (uridine-5'-difosfaat) wordt gevormd. Dit laatste wordt herhaald en vormt UTP (uridin-5'-trifosfaat).
In bacteriën vindt regulatie van pyrimidinebiosynthese plaats door negatieve feedback, op het niveau van aspartaattranscabamoylase (ATCase).
Dit enzym wordt geremd door CTP (cytidine-5'-trifosfaat), het eindproduct van de biosyntheseroute van pyrimidine. ATCase heeft regulerende subeenheden die binden aan de allosterische regulator CTP.
Bij dieren vindt de regulatie van pyrimidinebiosynthese plaats door negatieve feedback, op het niveau van twee enzymen: 1) carbamoylfosfaatsynthase II, dat wordt geremd door UTP en geactiveerd door ATP en PRPP; en 2) OMP-decarboxylase, dat wordt geremd door het product van de reactie dat het katalyseert, UMP. De snelheid van biosynthese van OMP varieert met de beschikbaarheid van PRPP.
Uracil is aanwezig in alle soorten RNA, zoals boodschapper-RNA (mRNA), transfer-RNA (tRNA) en ribosomaal RNA (rRNA). De biosynthese van deze moleculen vindt plaats via een proces dat transcriptie wordt genoemd..
Tijdens transcriptie wordt de informatie in DNA gekopieerd naar RNA door een RNA-polymerase. Het omgekeerde proces, waarbij de informatie in RNA wordt gekopieerd naar DNA, vindt plaats in sommige virussen en planten via reverse transcriptase..
RNA-biosynthese vereist nucleosidetrifosfaat (NTP), namelijk: uridinetrifosfaat (UTP), cytidinetrifosfaat (CTP), adeninetrifosfaat (ATP) en guaninetrifosfaat (GTP). De reactie is:
(RNA)n residuen + NTP -> (RNA)n + 1 residu + PPi
Hydrolyse van anorganisch pyrofosfaat (PPi) levert de energie voor RNA-biosynthese.
Suikeresters komen veel voor in levende organismen. Sommige van deze esters zijn nucleoside-esterdifosfaten, zoals UDP-suikers, die zeer overvloedig in cellen voorkomen. UDP-suikers nemen deel aan de biosynthese van disachariden, oligosachariden en polysachariden.
In planten vindt de biosynthese van sucrose plaats via twee routes: een primaire en een secundaire.
De belangrijkste route is de overdracht van D-glucose van UDP-D-glucose naar D-fructose om sucrose en UDP te vormen. De secundaire route omvat twee stappen: het begint met UDP-D-glucose en fructose-6-fosfaat en eindigt met de vorming van sucrose en fosfaat..
In de borstklieren vindt de biosynthese van lactose plaats uit UDP-D-galactose en glucose.
In planten wordt cellulosebiosynthese uitgevoerd door de continue condensatie van bèta-D-glucosylresiduen, van UDP-glucose tot het niet-reducerende uiteinde van de groeiende polyglucoseketen. Evenzo vereist de biosynthese van amylose en amylopectine UDP-glucose als een glucosedonorsubstraat voor de groeiende keten..
Bij dieren worden zowel UDP-glucose als ADP-glucose gebruikt voor glycogeenbiosynthese. Evenzo vereist de biosynthese van chondroïtinesulfaat UDP-xylose, UDP-galactose en UDP-glucuronaat..
De omzetting van galactose in een glycolysetussenproduct vindt plaats via de Leloir-route. Een van de stappen in deze route wordt gekatalyseerd door het enzym UDP-galactose-4-epimerase, dat de onderlinge omzetting van UDP-galactose in UDP-glucose vergemakkelijkt..
Tijdens de biosynthese van glycoproteïne passeren eiwitten de cis-, midden- en transzakken van het Golgi-apparaat.
Elk van deze zakjes heeft een reeks enzymen die glycoproteïnen verwerken. Suikermonomeren, zoals glucose en galactose, worden toegevoegd aan het eiwitoligosaccharide van UDP-hexose en andere nucleotiden-hexose.
De hexose-nucleotiden worden door antiport naar de Golgi-reservoirs getransporteerd. UDP-galactose (UDP-Gal) en UDP-N-acetylgalactosamine (UDP-GalNAc) komen de cisternae binnen vanuit het cytosol door uitwisseling voor UMP.
In het Golgi-reservoir hydrolyseert een fosfatase een fosfaatgroep op UDP en vormt het UMP en Pi. UDP is afkomstig van reacties die worden gekatalyseerd door galactosyltransferase en N-acetylgalactosamyltransferase. UMP gevormd door fosfatase dient voor nucleotide-hexose-uitwisseling.
Een regulerend mechanisme van glutaminesynthase is covalente modificatie, die bestaat uit adenylering, die het inactiveert, en deedylering, die het activeert. Deze covalente modificatie is omkeerbaar en wordt gekatalyseerd door adenyltransferase..
Adenyltransferase-activiteit wordt gemoduleerd door de binding van het PII-eiwit, dat wordt gereguleerd door een covalente modificatie, uridinylering.
Zowel uridylering als deuridylering worden uitgevoerd door uridylyltransferase. In dit enzym is de uridyleringsactiviteit het gevolg van glutamine en fosfaat, en wordt geactiveerd door de binding van alfa-ketoglutaraat en ATP aan PII.
Sommige mRNA's worden bewerkt voordat ze worden vertaald. In sommige eukaryote organismen, zoals Trypanosoma brucei, er is RNA-bewerking van het cytochroomoxidase-subeenheid II-gentranscript. Dit gebeurt door het inbrengen van uracilresten, een reactie die wordt gekatalyseerd door het terminale uridyltransferase..
Een gids-RNA, complementair aan het bewerkte product, fungeert als een sjabloon voor het bewerkingsproces. De basenparen gevormd tussen het initiële transcript en het gids-RNA impliceren G = U basenparen die niet Watson-Crick zijn en veel voorkomen in RNA..
Onder fysiologische omstandigheden is de biosynthese van glycogeen uit glucose-1-fosfaat thermodynamisch onmogelijk (ΔG positief). Hierdoor vindt voorafgaand aan de biosynthese de activering van glucose-1-fosfaat (G1P) plaats. Deze reactie combineert G1P en UTP om uridinedifosfaatglucose (UDP-glucose of UDPG) te vormen..
De reactie wordt gekatalyseerd door UDP-glucose pyrofosforylase en is als volgt:
G1P + UTP -> UDP-glucose + 2Pi.
De Gibbs-vrije energievariatie in deze stap is groot en negatief (-33,5 KJ / mol). Tijdens de reactie op zuurstof valt G1P het alfafosforatoom van UTP aan en vormt het UDP-glucose en anorganisch pyrofosfaat (PPi). Vervolgens wordt de PPi gehydrolyseerd door een anorganische pyrofosfatase, waarvan de hydrolyse-energie de algemene reactie drijft.
UDP-glucose is een "hoogenergetische" stof. Het maakt het mogelijk om de glycosidebindingen te vormen tussen het glucoseresidu en de groeiende polysaccharideketen. Ditzelfde energetische principe is van toepassing op reacties waaraan UDP-suikers deelnemen, zoals de biosynthese van disacchariden, oligosacchariden en glycoproteïnen..
Er zijn DNA-laesies die spontaan optreden. Een van deze laesies is de spontane deaminering van cytokine en de daaruit voortvloeiende omzetting in uracil. In dit geval vindt reparatie plaats door de gemodificeerde DNA-basis te verwijderen door een enzym genaamd uracil DNA-glycosylase..
Het enzym uracil DNA-glycosylase verwijdert de beschadigde cytokine (uracil) en produceert een deoxyribose-residu dat de stikstofbase mist, de AP-site (apurine-apyrimidineplaats) genoemd.
Het enzym AP-endonuclease snijdt vervolgens de fosfodiëster-ruggengraat van de AP-site door en verwijdert het suiker-fosfaatresidu. DNA-polymerase I herstelt de beschadigde streng.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.