NUKLEOZID: CHARAKTERISTIKA, ŠTRUKTÚRA A POUŽITIE - BIOLÓGIE

Tieto nukleozidy sú veľká skupina biologických molekúl skladajúcich sa z dusíkaté bázy a päťkrát - uhlík cukor kovalentne spojené. Z hľadiska štruktúr sú veľmi rozmanité.

Sú prekurzory pre syntézu nukleových kyselín (DNA a RNA), čo je zásadná udalosť na kontrolu metabolizmu a rastu všetkých živých bytostí. Zúčastňujú sa tiež na rôznych biologických procesoch, medzi inými modulujú niektoré činnosti nervového, svalového a kardiovaskulárneho systému.

Zdroj: Nucleotides_1.svg: Boris (PNG), SVG autor Sjefderivative: Huhsunqu

V súčasnosti sa modifikované nukleozidy používajú ako antivírusová a protirakovinová terapia vďaka svojej vlastnosti blokovať replikáciu DNA.

Je dôležité nezamieňať pojem nukleozid s nukleotidom. Aj keď sú oba prvky štruktúrne podobné, pretože sú tvorené monomérmi nukleových kyselín, nukleotidy majú jednu alebo viac ďalších fosfátových skupín. To znamená, že nukleotid je nukleozid s fosfátovou skupinou.

vlastnosti

Nukleozidy sú molekuly tvorené stavebnými blokmi nukleových kyselín. Majú nízku molekulovú hmotnosť a sú v rozmedzí 227,22 až 383,31 g / mol.

Vďaka dusíkatej báze tieto štruktúry reagujú ako zásady s hodnotami pKa medzi 3,3 a 9,8.

štruktúra

Nukleozidová štruktúra obsahuje dusíkatú bázu spojenú kovalentnou väzbou na cukor s 5 atómami uhlíka. Tieto komponenty dôkladne preskúmame nižšie.

Dusíková báza

Prvá zložka - dusíkatá báza, tiež nazývaná nukleobáza - je plochá aromatická molekula, ktorá vo svojej štruktúre obsahuje dusík a môže to byť purín alebo pyrimidín.

Prvé sú tvorené dvoma kondenzovanými kruhmi: jedným zo šiestich atómov a druhým z piatich. Pyrimidíny sú menšie a sú tvorené jedným kruhom.

prístrešok

Druhou štrukturálnou zložkou je pentóza, ktorou môže byť ribóza alebo deoxyribóza. Ribóza je „normálny“ cukor, kde každý atóm uhlíka je viazaný atómom kyslíka. V prípade deoxyribózy je cukor modifikovaný, pretože na 2 'uhlíku chýba atóm kyslíka.

odkaz

Vo všetkých nukleozidoch (a tiež v nukleotidoch), ktoré nachádzame, je väzba medzi oboma molekulami β-N-glykozidového typu a je odolná voči zásaditému štiepeniu.

1 'uhlík cukru sa viaže na dusík 1 pyrimidínu a dusík 9 purínu. Ako vidíme, jedná sa o rovnaké zložky, aké nájdeme v monoméroch, ktoré tvoria nukleové kyseliny: nukleotidy.

Modifikované nukleozidy

Doteraz sme opísali všeobecnú štruktúru nukleozidov. Existujú však určité chemické modifikácie, z ktorých najbežnejšie je spojenie metylovej skupiny s dusíkatou bázou. V uhľohydrátovej časti sa môže vyskytnúť aj metylácia.

Medzi ďalšie menej časté modifikácie patrí izomerizácia, napríklad z uridínu na pseudouridín; strata vodíka; acetylácie; formylace; a hydroxylácia.

Klasifikácia a nomenklatúra

V závislosti od štruktúrnych komponentov nukleozidu bola stanovená klasifikácia na ribonukleozidy a deoxynukleozidy. V prvej kategórii nájdeme nukleozidy, ktorých purín alebo pyrimidín je spojený s ribózou. Ďalej sú dusíkaté bázy, ktoré ich tvoria, adenín, guanín, cytozín a uracil.

V deoxynukleozidoch je dusíkatá báza ukotvená k deoxyribóze. Bázy, ktoré nájdeme, sú rovnaké ako v ribonukleotidoch, s výnimkou toho, že pyrimidín uracil je nahradený tymínom.

Týmto spôsobom sú ribonukleozidy pomenované v závislosti od dusíkatej bázy, ktorú molekula obsahuje, pričom sa stanovuje nasledujúca nomenklatúra: adenozín, cytidín, uridín a guanozín. Na identifikáciu deoxynukleozidu sa pridá predpona deoxy-, konkrétne: deoxyadenosín, deoxycytidín, deoxyuridín a deoxyguanozín.

Ako sme už uviedli, zásadný rozdiel medzi nukleotidom a nukleozidom spočíva v tom, že prvý má fosfátovú skupinu pripojenú k 3 'atómu uhlíka (3'-nukleotid) alebo k 5' atómu uhlíka (5'-nukleotid). Z hľadiska nomenklatúry teda môžeme nájsť, že synonymum prvého prípadu je nukleozid-5'-fosfát.

Biologické funkcie

Štrukturálne bloky

Nukleozidtrifosfát (tj s tromi fosfátmi vo svojej štruktúre) sú surovinou pre konštrukciu nukleových kyselín: DNA a RNA.

Ukladanie energie

Vďaka vysokoenergetickým väzbám, ktoré držia fosfátové skupiny pohromade, sú to štruktúry, ktoré ľahko ukladajú energiu dostatočnej dostupnosti pre bunku. Najznámejším príkladom je ATP (adenozíntrifosfát), ktorý je známy ako „energetická mena bunky“.

Miestne hormóny

Nukleozidy samotné (bez fosfátových skupín vo svojej štruktúre) nemajú významnú biologickú aktivitu. U cicavcov však nájdeme výraznú výnimku: molekulu adenozínu.

V týchto organizmoch preberá adenozín úlohu autocoidu, čo znamená, že funguje ako lokálny hormón a tiež ako neuromodulátor.

Cirkulácia adenozínu v krvnom riečisku moduluje okrem iného rôzne funkcie, ako je vazodilatácia, srdcová frekvencia, kontrakcie hladkého svalstva, uvoľňovanie neurotransmiterov, degradácia lipidov.

Adenozín je známy svojou úlohou v regulácii spánku. Keď sa koncentrácia tohto nukleozidu zvýši, spôsobuje únavu a spánok. Preto nás spotreba kofeínu (molekuly podobnej adenozínu) udržuje hore, pretože blokuje interakcie adenozínu a jeho príslušných receptorov v mozgu.

Nukleozidy v potrave

Nukleozidy sa môžu konzumovať v potravinách a ukázalo sa, že modulujú rôzne fyziologické procesy, pričom sú prospešné určitým aspektom imunitného systému, rozvoju a rastu gastrointestinálneho traktu, metabolizmu lipidov, funkciám pečene.

Okrem iných potravín sú hojnými zložkami v materskom mlieku, čaji, pive, mäse a rybách.

Exogénna suplementácia nukleozidmi (a nukleotidmi) je dôležitá u pacientov, ktorým chýba schopnosť syntetizovať tieto zlúčeniny de novo.

Pokiaľ ide o absorpciu, takmer 90% nukleotidov je absorbovaných vo forme nukleozidov a opäť fosforylované v bunkách čreva.

Lekárske aplikácie: protirakovinové a antivírusové

Určité nukleozidové alebo modifikované nukleotidové analógy preukázali protirakovinovú a antivírusovú aktivitu, ktorá okrem iného umožňuje liečenie stavov s významným lekárskym významom, ako sú HIV / AIDS, herpes vírus, vírus hepatitídy B a leukémia.

Tieto molekuly sa používajú na liečenie týchto patológií, pretože majú schopnosť inhibovať syntézu DNA. Tieto sa aktívne transportujú do bunky a pri prezentácii chemických modifikácií bránia budúcej replikácii vírusového genómu.

Analógy, ktoré sa používajú na ošetrenie, sa syntetizujú rôznymi chemickými reakciami. Zmeny môžu nastať v ribózovej časti alebo v dusíkatej báze.

Referencie

Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Základná bunková biológia. Garland Science.
Borea, PA, Gessi, S., Merighi, S., Vincenzi, F. a Varani, K. (2018). Farmakológia adenozínových receptorov: stav techniky. Physiologický prehľad, 98 (3), 1591-1625.
Cooper, GM a Hausman, RE (2007). Bunka: molekulárny prístup. Washington, DC, Sunderland, MA.
Griffiths, AJ (2002). Moderná genetická analýza: integrácia génov a genómov. Macmillan.
Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, a Miller, JH (2005). Úvod do genetickej analýzy. Macmillan.
Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Biochémia: text a atlas. Panamerican Medical Ed.
Mikhailopulo, IA a Miroshnikov, AI (2010). Nové trendy v nukleozidovej biotechnológii. Acta Naturae 2 (5).
Passarge, E. (2009). Genetický text a atlas. Panamerican Medical Ed.
Siegel, GJ (1999). Základné neurochémie: molekulárne, bunkové a lekárske aspekty. Lippincott-Raven.

NUKLEOZID: CHARAKTERISTIKA, ŠTRUKTÚRA A POUŽITIE - BIOLÓGIE - 2026